Térinformatika; IDRISI Tajga

Átírás

1 Térinformatika; IDRISI Tajga Guide to GIS and Image Processing IDRISI- TAJGA, Clark Labs Clark University 950 Main Street, Worcester, MA, USA UNIGIS Educational Center Hungary J. Ronald, Eastman Szaktudás Kiadó Ház ZRt.,

2 Térinformatika; IDRISI Tajga: Guide to GIS and Image Processing IDRISI-TAJGA, Clark Labs Clark University 950 Main Street, Worcester, MA, USA UNIGIS Educational Center Hungary J. Ronald, Eastman Szaktudás Kiadó Ház ZRt., Publication date 2009 Szerzői jog 2010 Clark Labs, Clark University Térinformatikai oktatási anyag a Clark Labs, Clark University- IDRISI Tajga programcsomagjához, mely a Guide to GIS and Image Processing, IDRISI Taiga Tutorial, és Focus Papers anyagainak magyar nyelvű adaptációja a TÁMOP /1/A projekt keretén belül, az UNIGIS IDRISI Resource Center Hungary hozzájárulásával készült.

3 Tartalom... v Bevezetés IDRISI- Tajga rendszer Térbeli és attribútum adatbázis Térképi megjelenítő rendszer Térkép digitalizáló rendszer Adatbázis kezelő rendszer Földrajzi elemző rendszer Képelemző rendszer Statisztikai elemző rendszer Döntést támogató rendszer Térképi adatok megjelenítése Vektor Raszter Raszter és vektor rendszerek összehasonlítása A földrajzi adatbázis koncepciója A földrajzi vetületi rendszer Elemzések a térinformatikában Adatbázis lekérdezés Térképi algebra Távolsági műveletek Szomszédossági műveletek Adtabázis lekérdezés A térképi modellezés Folyamatok modellezése Távérzékelés és digitális képfeldolgozás Alapfogalmak Multispektrális Távérzékelés zenzorok Légi felvételek Műholdfelvételek Digitális képfeldolgozás Képi torzulások kiküszöbölése Képjavítási eljárások Osztályba sorolás Kép transzformáció Az IDRISI rendszer áttekintése Az IDRISI megjelenítése a képernyőn IDRISI Explorer Projekt és könyvtárbeállítások Párbeszéd ablakok Térképi rétegek Raszter réteg (.rst) Raszter dokumentációs fájlok (.rdc) Vektor rétegek (.vct) Vektor dokumentációs fájlok (.vdc) Attribútum fájlok (.mdb és.avl) iii

4 Térinformatika; IDRISI Tajga 7. Attribútum dokumentáció fájlok (.adc) Egyéb fájl típusok Megjelenítő rendszer Megjelenítés Paletta és szimbólumfájlok Automatikus skálázás A térképi ablak beállításai A térkép beállítási lehetőségei Szimbólumszerkesztő Média lejátszó Interaktív műveletek Az IDRISI program moduljai Fájl menü A Display menü - Megjelenítés GIS Analysis Térinformatikai elemző menü Modellező menü Képfeldolgozó menü Átalakító menü Az ablak lista és a Súgó menü Adatbázis kezelés A geodéziai adatillesztés (georeferencing) Geodéziai dátum A.ref fájl szerkezete GIS példafeladatok Megjelenítés Paletta / szimbólum fájl készítés Szöveges réteg létrehozása Adatbázis lekérdezés példafeladat Macro Modeler Térképi algebra Távolsági és szomszédossági számítások Költség-távolság és a legalacsonyabb költségű útvonal keresése MCE: Konzervatív többtényezős döntési értékelés MCE: nem Boolean alapú standardizálás és lineáris kombinációval végzett többtényezős döntési eljárás Többtényezős döntési eljárás sorrenddel súlyozott átlag alapján Többtárgyú döntéshozatali rendszer Súlyozott evidencia modellezés belief modullal Adatbázis bizonytalanság és a döntési kockázat Képfeldolgozási példafeladatok Földhasználat-változás modellezése Földfelszíni jelenségek trendelemzése modellezéssel Adatbázis fejlesztés iv

5 A tananyag a TÁMOP /1/A pályázat keretében készült el. A projekt az Európai Unió támogatásával, az Európai Regionális Fejlesztési Alap társfinanszírozásával valósult meg. v

6

7 1. fejezet - 1. Térinformatikai oktatási anyag a Clark Labs, Clark University- IDRISI Tajga programcsomagjához, mely a Guide to GIS and Image Processing, IDRISI Taiga Tutorial, és Focus Papers anyagainak magyar nyelvű adaptációja a TÁMOP /1/A projekt keretén belül, az UNIGIS IDRISI Resource Center Hungary hozzájárulásával készült. 1

8 2. fejezet - 1. Bevezetés 1. Ebben a jegyzetben az IDRISI rendszer által támogatott földrajzi elemzési módszerekkel ismerkedhet meg a felhasználó. Az IDRISI- Tajga egy raszter alapú, professzionális szintű földrajzi információs megjelenítő rendszer, melyet a Clark egyetem (USA) kutató gárdája fejlesztett ki. Az 1987-es megjelenése óta a legjelentősebb mikroszámítógépes rendszerré vált. Jelenleg egy állandó non-profit fejlesztő szervezet dolgozik a program fejlesztésén, mely az ENSZ oktatási és kutatási szervezetéhez (UNITAR), illetve az ENSZ globális erőforrások adatbázisa (UNEP-GRID) nevű szervezetéhez tartozik. Az IDRISI Tajga térinformatikai és képelemző szoftver közel 300 modult foglal magába. Habár az egyes térinformatikai programcsomagok részleteiben jelentősen eltérhetnek egymástól az adatbevitel, adattárolás, elemzés, megjelenítés és a modellépítés formájában, azonban valamennyi térinformatikai programcsomagnak vannak bizonyos elengedhetetlen részei, amelyeket természetesen az IDRISI programcsomag is tartalmaz. 2

9 3. fejezet - 2. IDRISI- Tajga rendszer 1. Térbeli és attribútum adatbázis A térinformatikai rendszer központi funkcióját látja el az adatbázis. Ezek az adatbázisok egyrészt a digitális térképi adatokat, másrészt ezekhez a digitális térképi adatokhoz kapcsolódó információkat tartalmazzák szintén digitális formában. Mivel ezek az adatbázisok döntően a Föld felszínén található objektumokra vonatkoznak, ezeknek legalább két fontos elemet kell tartalmazniuk. Ezek közül az egyik a Föld felszínén található objektum földrajzi pozícióját és alakját írja le, a másik ehhez a földrajzi pozícióhoz kapcsolódó mennyiségi vagy minőségi hozzárendelt szakadatokat. Például egy telek esetében ismernünk kell a telek földrajzi helyzetét és alakját leíró koordinátákat, valamint a telekhez kapcsolódó szakadatokat (attribútum), amelyek lehetnek például: a talajhasználat, a tulajdonos neve, fekvése stb. leírása. Néhány térinformatikai rendszerben a térbeli és az attribútum adatbázisok szigorúan elkülönítve vannak tárolva, míg más rendszerekben ezeket szorosan integrált rendszerben használják, mint például az IDRISI rendszerben is. Természetesen ez a rendszer is biztosít lehetőséget az attribútum adatok elkülönült tárolására. 2. Térképi megjelenítő rendszer A térképi megjelenítő rendszer az adatbázis kiválasztott elemeinek, ill. a végtermék térkép képernyőn, vagy a központi adatbázisban történő megjelenítését szolgálja. Szintén ez a rendszer teszi lehetővé az általunk elért eredményeknek megjelenítését. Természetesen az egyes térinformatikai programok ebben a modulban jelentősen eltérhetnek, egyszerű alap földrajzi megjelenítéstől kezdve a magas minőségű publikációs igényű nyomdai megjelenítésig. Az IDRISI interaktív és flexibilis képernyő kezelést tesz lehetővé a térképi kompozíciók elkészítéséhez. Ez alatt azt értjük, hogy számos adatréteget, ill. kiegészítő képelemet, mint feliratozást, méretarányt, a felhasználói színeket, ill. szimbólum palettákat jeleníthetünk meg. Ezt természetesen későbbi felhasználás céljából elmenthetjük, ill. más Windows kompatibilis programokba átvihetjük, ahol további feldolgozásokat végezhetünk. Később ezek a feldolgozások akár egy elektronikus atlasz részét is képezhetik. 3. Térkép digitalizáló rendszer A térképi képernyő megjelenítő rendszer mellett másik elengedhetetlen eleme a térinformatikai rendszernek a térkép-digitalizálási rendszer. Ennek a rendszernek a segítségével már meglevő papírtérképeink anyagát tudjuk digitális formába konvertálni a további felhasználásokhoz. A legáltalánosabban használt eljárás, hogy a papírtérképet egy digitalizáló táblára felhelyezzük, ahol a jellegzetes sarokpontokat, töréspontokat és íveket egy jeladó toll vagy kurzor segítségével rögzítjük digitális formában. A térképi digitalizálás elvégzésére az IDRISI egy szabad felhasználású külön programcsomagot alkalmaz, ez a CartaLinx vektoros GIS rendszer. A CartaLinx programcsomagot a Clark Fejlesztő Laboratórium együtt biztosítja az IDRISI programcsomaggal. Az adatbevitel másik fontos formája a szkennelés, amely elsősorban légi fotók, ill. űrfelvételek digitális formában történő adatbevitelét biztosítja. Ezen túl bármilyen grafikus kép szkennelhető. A szkennelést támogató szoftverek számos grafikus fájl-formátuma közül az IDRISI import menüje, tehát adatbeviteli menüje a TIF, BMP ill. grafikus formátumokat támogatja. Természetesen importálhatunk grafikus állományokat a CAD, szoftverek segítségével is. 4. Adatbázis kezelő rendszer A térinformatikai rendszerünk következő logikai főrésze az adatbázis kezelő rendszer (DBMS). Ez az alrész hagyományosan felel az adatok beviteléért, kezeléséért és elemzéséért. A táblázatban nemcsak a földrajzi helyzetre vonatkozó adatokat, hanem az attribútum adatokat is tudjuk kezelni. Az adatbázisba az attribútum, tehát a szakadatokra vonatkozóan egyaránt használhatunk táblázatos adatokat vagy valamilyen statisztikai elő feldolgozás eredményét vagy az elő feldolgozásból nyert valamilyen szempontok alapján készült leválogatást. Az adatbázis rendszerben nemcsak térbeli adatokat tudunk kezelni, hanem sok a térhez kapcsolódó, nem térbeli adatot, pl. elsősorban a tematikus térképek esetében (népsűrűség, csapadékizotermák, talajok szerves anyag tartalma stb.). Egy térinformatikai vizsgálat során például kíváncsiak vagyunk a telektulajdonosok közül melyek az egyedülállóak, egy-, ill. kétgyermekes családok. Az eredmény ebben az esetben is egy térkép lesz, de a szakadatok nem térbeli tulajdonsággal fognak bírni. Az IDRISI program adatbázis kezelő rendszerében végzett műveletek közvetlenül megjelennek a grafikus adatállományban, ill. a grafikus állományban végzett 3

10 2. IDRISI- Tajga rendszer műveleteknek a megjelenítését megvizsgálhatjuk az adatbázis kezelőben. Az IDRISI program lehetőséget nyújt a képernyőn történő digitalizálásra, ill. az adatbázis lekérdezés műveletére, amelyet igen gyakran alkalmaznak az automatizált térképi készítés, ill. infrastrukturális alkalmazások során (AM/FM). 5. Földrajzi elemző rendszer Eddig a pontig azokkal az igen hasznos lehetőségeivel foglalkoztunk a rendszernek, amely az adatok digitalizálására, ill. az adatok, szakadatok összekapcsolására az adatok elemzésére, ill. az eredmény bemutatására vonatkoztak. Nagyon sok piaci térinformatikai rendszer ezeknél a képességeknél tovább nem megy. Habár ezek a tulajdonságok kétségkívül fontosak és szükségesek, a valós térinformatikai rendszerek ezeket meghaladó képességekkel rendelkeznek. A leginkább hiányzó feltételrendszer az adatok elemzésének képessége, amelyet egy valós térinformatikai elemzési rendszer nem tud nélkülözni. Ez a modul ezeket az elemzési tulajdonságokat fogja össze. Talán a legegyszerűbb esete ezeknek az elemzéseknek az, amikor arra vagyunk kíváncsiak, hogy mi történik abban az esetben, ha különböző objektumokat összekapcsolunk. Például kíváncsiak vagyunk arra, hogy hol vannak azok a lakott területek, ahol a megengedettnél magasabb a talajvíz szintje. Ez az a probléma, amit a hagyományos adatbázis kezelő rendszer nem tud megoldani. A hagyományos adatbázis lekérdezésnél a lekérdezések ugyanarra a tulajdonságra, vagy objektumra vonatkoznak, míg ebben az esetben ezeket a tulajdonságokat kombinálni kell. Ebben az esetben nekünk térinformatikai rendszerre van szükségünk. Ez a rendszer alkalmas arra, hogy a tulajdonságokat közös földrajzi előfordulások alapján válogassa le és elemezze. Ezt a klasszikus térinformatikai műveletet hívják térképi átfedés műveletének (OVERLAY). A földrajzi elemző rendszer az adatbázisokkal, kétirányú interaktív kapcsolatban van. Az adatbázisban végrehajtott változtatás azonnal megjelenik a grafikus állományban, ill. a grafikus állományban végrehajtott változtatások visszahatnak az új tulajdonságok hozzáadásával az adatbázis kialakításához. Például egy dombos területen a nagy lejtő kategóriák, a növényzettel kevésbé borított területek, a legcsapadékosabb régiók és a lazább talajok térképállományaiból egy döntéshozatali rendszeren keresztül megalkothatjuk az erózióra kifejezetten érzékeny területek térképi állományát. Ehhez a térképi állományhoz kapcsolódik egy megfelelő adatbázis is. A végeredmény adatbázis és az erodálható területek végeredmény térképi állománya az eredeti térképek közül, ill. az eredeti adatbázisok közül egyikben sem szerepelt, azonban eredményként tartalmazza mindegyik kiinduló adatbázis és digitális térképi grafikus állomány adatait. 6. Képelemző rendszer A térinformatika meghatározó fenti elemein kívül néhány térinformatikai szoftver rendelkezik a távérzékelés útján nyert térképek elemzésére, ill. ezekhez kapcsolódó speciális statisztikai elemzések végzésére alkalmas menükkel. Ezek a menük az IDRISI programcsomagban is megtalálhatóak. A képelemző rendszer lehetővé teszi a nyers távérzékelt képek (pl. Landsat vagy a SPOT műholdas képek) átalakítását, interpretálását, azaz képi értelmezését és számos képi osztályozási lehetőséget. Ezek a távérzékelt képi feldolgozások rendkívül hasznosak, például kevésbé feltérképezett területek adatnyerése szempontjából illetve az egymás utáni felvételek idősorainak főleg környezetvédelmi és talajhasználati célú elemzéseinek során. 7. Statisztikai elemző rendszer Az IDRISI program egyaránt lehetőséget biztosít a hagyományos statisztikai elemzési eljárások elvégzésére, valamint speciális geostatisztikai rutinok alkalmazására, melyeket a térbeli adatok statisztikai feldolgozása során lehet alkalmazni. Ez utóbbi statisztikai rutinokat elsősorban a geostatisztika tudományága használja. 8. Döntést támogató rendszer A döntéstámogatás, ill. a döntés előkészítés a térinformatikai rendszerek egyik legfontosabb funkciója, ennek ellenére a legtöbb térinformatikai programcsomag relatíve kevés eszközt biztosít az elemző számára ezen a területen. Az IDRISI programcsomag számos modulja speciálisan segíti az elemzőt a döntéshozatal előkészítésében, különösen az erőforrás szétosztás, ill. az erőforrás megosztás döntéshozatali folyamataiban. Ezek a modulok a döntéshozatal hibalehetőségeit csökkentik, elsősorban például alkalmassági térképek esetében, amelyek számos feltételrendszernek és több célkitűzésnek kell, hogy egyszerre eleget tegyenek. 4

11 4. fejezet - 3. Térképi adatok megjelenítése 1. A térinformatikai rendszer a felhasználó céljának megfelelően a programcsomag almenüit a legkülönfélébb utakon tudja kombinálni, mindemellett alapvetően meghatározó az, hogy a térképi adatokat milyen digitális formában mutatja be az adott térinformatikai modell. A térinformatikai rendszerek alapvetően két fő adatmodellt használnak a Föld felszínén található jelenségek és az ezekhez kapcsolódó attribútumok leírására a modellépítés során. Ezek a vektor, ill. a raszteres rendszerek. 2. Vektor Az adott földrajzi jelenséget a vektoros rendszerekben azok határaival, vagy pontok sorozataival, vagy egymáshoz kapcsolódó vonalak (ívek, vonalszegmensek) sorozataival jelenítjük meg, ill. írjuk le. A pontok, vonalak és sokszögek töréspontjainak esetében ilyenkor az adott tulajdonság X, Y koordinátáit vagy valamilyen vetületi rendszerben a hosszúsági és a szélességi koordinátáit rögzítjük. A földrajzi jelenség szakadatait egy hagyományos adatbázis kezelő programcsomagban rögzítjük, illetve valamilyen azonosítón keresztül létesítünk kapcsolatot a vektorok grafikus megjelenítése és az adatbázis között. A vektoros rendszerben is legkülönfélébb szakadatokat használhatunk például egy városi térképen a parcellák neve, a talajhasználat, az egyes telkek értéke stb. A vektoros és raszteres rétegeket, a térbeli műveleteket megelőzően át kell alakítanunk tisztán raszteres vagy vektoros rétegekké. Az IDRISI program esetében ez legtöbb esetben raszteres réteget jelent. A raszteres réteg felett azonban csak megtekintés és nem műveleti céllal számos vektoros réteget is elhelyezhetünk tetszőleges sorrendben. 3. Raszter A raszteres rendszerben az egész térképi területet egy meghatározott felbontású rácshálóval borítjuk le, amely rácshálók cellákat (amennyiben ezt a raszteres képet a képernyőn jelenítjük meg, ezt gyakran képegységeknek vagy pixeleknek hívják) tartalmaznak és ezek a cellák a Föld felszínén található tulajdonságok szakadatait, tartalmazzák, ill. minden egyes cella rendelkezik valamilyen sor- vagy oszlopkoordináta adattal. Ezek a cellaértékek számos mennyiségi vagy minőségi szakadat kódot tartalmazhatnak. Például egy cella felvehet egy 6-os értéket, amely jelölhet egy 6-os számú kerületet, vagy a 6-os számú talajosztály kódját (minőségi szakadat), vagy jelölhet 6 m szintkülönbséget a tenger szintje felett (mennyiségi szakadat). Habár ezek a cellaadatok a környezeti jelenséget reprezentálják, a rács elemek önmaguk egy képet is alkothatnak mintegy rétegként, és minden réteg egy külön térképi információ tartalommal bírhat. A pixelek változtathatják a színüket, alakjukat vagy a szürkeségi fokozatukat. A képi egység értéke közvetlenül felel ebben az esetben a teljes kép grafikus megjelenítéséért. Ebben az esetben ez raszter rendszer közvetlenül befolyásolja az általunk látott képet. 4. Raszter és vektor rendszerek összehasonlítása A raszter rendszereket tipikusan használják olyan nagyszámú adatot hordozó képek, ahol az adatok szinte minden egyes cellában más és más értéket vesznek fel. Ilyen képek például a műholdas képi feldolgozás során használt képek, vagy a légifotózás során használt raszteres képek. Ezért elmondható, hogy a raszteres rendszerek sokkal alkalmasabb eszközök olyan esetben, amikor az elemzés tárgya a folyamatos térbeli felület. Például ilyen folyamatos térbeli felület a domborzat, a vegetáció, vagy a csapadék térképe stb. A másik előnye a raszteres rendszereknek, hogy a struktúrájuk viszonylag könnyen illeszthető a digitális számítógépek struktúrájához. A raszteres rendszereket nagyon könnyen lehet értékelni abban az esetben, ha különböző számú rétegeket (layer) használunk matematikai kombinációk során. Különösen előnyösek környezeti modellek építésében, például a talaj erózió elemzésében vagy erdészeti, hidrológiai alkalmazások során. Miközben a raszteres rendszerek elsősorban elemzésorientált rendszerek, a vektoros rendszerek inkább adatbázis kezelés orientáltak. A vektoros rendszerek sokkal hatékonyabbak, például térképi adatok alkalmazására, mivel ezek elsősorban a határokat rögzítik az egyes tulajdonságok esetében és nem azt, hogy mi történik a határokon kívül. A tulajdonságok grafikus megjelenítése közvetlenül kapcsolódik a szakadatok adatbázisához. A vektoros rendszerekben az egyik leggyakrabban használt művelet például a távolságok megállapítása két pont között, vagy egy adott terület 5

12 3. Térképi adatok megjelenítése határainak körbejárása és a kerület vagy a terület megállapítása. Ezért a vektoros rendszerek rendkívül jól használhatóak térképi alkalmazások során, mivel ezek logikája igen közel áll a vektoros modell felépítésének logikájához. Éppen ezért a vektoros rendszerek rendkívül népszerűek a mérnöki térképi tervezési munkákban. A raszteres rendszerek viszont a folytonos tér elemzése során használhatóak előnyösebben a vektoros rendszereknél. Mind a raszteres, mind a vektoros rendszer speciális előnyökkel bír a fentiek alapján. Az IDRISI programcsomag mindkét technika alkalmazására lehetőséget biztosít a felhasználónak. Habár a rendszer eredendően raszteres elemzésekben erősebbnek mondható, azonban a raszter vektor, ill. a vektor raszter irányú konverzióval a vektoros adatbázis kezelő rendszer alkalmazását is megfelelően biztosítja. 6

13 5. fejezet - 4. A földrajzi adatbázis koncepciója 1. A vektoros és a raszteres rendszerben a földrajzi adatbázisunkat térképek gyűjteményeként építjük fel. Ez a térképi gyűjtemény tartalmazza a teljes adatbázist a vizsgálati területre vonatkozóan. Ezt a térképi gyűjteményt vagy térkép sorozatot logikai elemi egységeire bontjuk, ez az elemi egység a vektoros rendszerben fedvény (coverage), ezek a fedvények tartalmazzák az adott jelenség földrajzi definícióját, ill. az ehhez kapcsolódó szakadatok táblázatait. Mindamellett ezek a fedvények legalább két dologban eltérnek a hagyományos térképektől. Először is mindegyik csak egy egyszerű jelenség típust tartalmaz, például talajfoltok poligonjait, vagy lakóterületek telkeit, másodszor ezek a szakadatok egész sorozatát tartalmazhatják az adott jelenségre vonatkozóan. A raszteres rendszerekben ezt a térképszerű logikai egységet rétegnek (layer) hívjuk. Egy ilyen réteg lehet például a talajhasználat rétege, az utak rétege, a domborzat, a falvak vagy a nedves élőhelyek rétege. Az IDRISI programcsomag ezen felül a raszteres rendszerben tartalmaz egy tulajdonság azonosító réteget a szakadat táblázatban, ez azt jelenti, hogy egy réteg tartalmazza minden egyes képegységre vonatkozó tulajdonság azonosító értékeit. Minden réteget lehet külön ábrázolni a képernyőn, ill. a réteghez tartozó szakadatokat is. Ezeket, ill. ezek egyszerű vagy összetett kombinációit szintén meg lehet jeleníteni papír térképen. Habár ezek meglehetősen különböznek a hagyományos papírtérképektől, mind a raszteres rétegek, mind a vektoros fedvények esetében. Mikor a papírtérképek adatait vittük be a számítógépbe digitalizálás során, ezek méretarányai gyakorlatilag elvesztek. A digitális adatot bármilyen méretarányban meg lehet jeleníteni a képernyőn, ill. kinyomtatni a plotteren, vagy a printeren. 2. A földrajzi vetületi rendszer Valamennyi térbeli adat file a térinformatikában vetületi rendszerre vonatkozik. A vetületi rendszer az ismert referencia koordinátákon keresztül meghatározza a réteg vagy a fedvényben definiált tulajdonságok térbeli helyzetét. A legáltalánosabban használt referencia rendszer a hosszúsági és a szélességi koordináták vagy szögek, vagy egyszerűen a kép bal alsó vagy felső széléhez igazított X, Y értékek. Ezen kívül meg kell határoznunk azt a keret négyszöget is, amelybe a térinformatikai műveletet végezni fogjuk. Ez nem vonatkozik az adott vetületi rendszerre, csupán arra, hogy az adott térbeli művelet mely aktív területre fog vonatkozni. A 7

14 4. A földrajzi adatbázis koncepciója vetületi rendszer ismerete rendkívül fontos a térinformatikai elemzések során, hisz az egyes rétegek, ill. fedvények alkalmazása feltételezi az azonos vetületi rendszereknek a meglétét. Tehát abban az esetben, ha ez a vetületi rendszer eltérő lenne egy közös térinformatikai modellben, ezeket azonos vetületi rendszerben kell a művelet elvégzése előbb konvertálni. 8

15 6. fejezet - 5. Elemzések a térinformatikában 1. Az adatbázisnak térinformatikai rendszerekben a fedvényekbe, vagy rétegekbe történő szervezése nem csupán az adatmodell könnyebb áttekintését szolgálja, hanem sokkal inkább az adatok elérésének meggyorsítását a földrajzi elemzésben. A térinformatika nyújtotta elemzési lehetőségek áttekintését két úton végezhetjük el. Ezek közül az első a térinformatikai eszközöknek az áttekintése, a második pedig a térinformatikai műveleteknek az áttekintése lesz. Akár raszter, akár vektor rendszereket vesszük figyelembe, az eszközöket négy fő csoportba, míg a műveleteket három fő csoportba sorolhatjuk. 2. Adatbázis lekérdezés Az egyik legfontosabb alapeszköz, amelyet a térinformatika alkalmaz, az adatbázis lekérdező rendszer. Az adatbázis lekérdezés során azokra az adatokra kérdezünk rá, amelyet a rendszerben már tároltunk. Néhány esetben ezek a kérdések az adott helyre vonatkoznak. Például milyen a talajhasználat típusa egy adott helyen. Más esetben a kérdések az adott szakadatokra vonatkozhatnak. Például: mennyi a talajvíz szintje az adott helyen. Más esetekben komplex kérdéseket is feltehetünk. Például: mutassa meg a rendszer az 1 ha-nál nagyobb nedves területeket, vagy mutassa meg az ipartelepítésre alkalmas területeket. A legtöbb térinformatikai rendszer, így az IDRISI is ezeket a lekérdező műveleteket két lépésben végzi el. Az első lépésben, amelyet újraosztályozásnak hívunk, egy olyan új térképi réteget kapunk eredményül, amely kielégíti a feltett kérdéssel kapcsolatos kritériumokat. Például: kíváncsiak vagyunk egy adott területen a lakott területek elhelyezkedésére, amelyek magas radon gáz kibocsájtású alapkőzeten épültek. Ennek eredményeképpen olyan raszteres rétegeket fogunk kapni, ahol az általunk fontosnak tartott területek 1-es értéket vesznek fel, és minden ezen kívül eső terület 0 értéket vesz fel. Az ilyen típusú rétegeket Boolean rétegeknek vagy logikai rétegeknek is hívják, hisz a 0 hamis, míg az 1-es igaz állításokat tartalmaz, ezért a bináris réteg megnevezés is elterjedt. Miután az újraosztályozással leválogattuk azokat a területeket, amelyek lakott területek, ill. külön a geológia térképből a magas radon kibocsájtású alapkőzetet, egy újabb térbeli műveletet, a térbeli átfedést (OVERLAY) kell elvégeznünk. A tipikus térbeli átfedési művelet eredménye a térinformatikában egy olyan új térképi réteg, amelyet valamilyen logikai, vagy matematikai kombinációk során kapunk kettő, vagy több input rétegből. Ebben az esetben a logikai operáció az AND vagy az OR logikai művelet lesz, amelyet gyakran METSZET, vagy UNIÓ képzésnek is hívnak. Ebben az esetben a helyes műveletet az AND művelet fogja adni a két kiinduló Boolean réteg között. Ennek eredményeként egy olyan output réteget kapunk, amely mindkét feltételt, tehát a lakott területek, ill. a magas radon gáz kibocsájtású alapkőzetet is kielégíti. 9

16 5. Elemzések a térinformatikában 3. Térképi algebra A következő igen fontos térinformatikai eszköz a térképi rétegek matematikai kombinációja. A modellezés különösen megkívánja azt, hogy a modell egyes rétegeit megfelelő matematikai kombinációk alapján tudjuk felhasználni. Például van egy egyenletünk, amellyel meg tudjuk becsülni az átlagos hőmérsékletet, amely a magassággal arányosan változik. Egy másik esetben például meg tudjuk határozni egy egyenlet segítségével a terület eróziós kockázatát, ill. az erózió nagyságát, amely a lejtőkategóriákat, a csapadék intenzitást, ill. a terület kitettségét tartalmazza. Ehhez a kiinduló térképi értékeket a matematikai egyenletnek megfelelő műveletekkel módosítani, ill. transzformálni kell. A térképi algebra eszköztára tipikusan három különböző műveleti lehetőség típust tartalmaz. Az első: a konstanssal végzett számtani művelet (pl. skalár matematika). Második: standard matematikai műveletek elvégzésének lehetősége (pl. szögfüggvények alkalmazása vagy logaritmikus transzformációk végzése stb.). Harmadik: különböző matematikai kombinációk elvégzésének lehetősége (összeadás, kivonás, szorzás, osztás stb.). Ennek a műveleti egységeknek az alkalmazása során valamilyen logikai térképi átfedést végzünk az adatbázis lekérdezésben, ellentétben az előző két művelei egységgel. Illusztrációként például nézzük meg az alábbi egyenletet, amely erdőterületeken a hóolvadás mértékét írja le (Dunne és Leopold, 1978). ahol M = a hóolvadás aránya (cm/nap), T = a levegő hőmérséklete, D = a harmatpont. Adott két réteg, az egyik a hőmérsékletre vonatkozik, a másik pedig a harmatpont értékeit mutatja a vizsgálati területen. Ebből a fenti logika alapján meg tudjuk határozni a hóolvadás arányának térképét. Mégpedig úgy, hogy a hőmérséklet réteget megszorozzuk 0.19-el, ez egy skalár művelet, a harmatpont réteget 0.17-tel, ez szintén egy skalár művelet és a két eredmény réteget egy térképi átfedés során matematikailag összeadjuk. A folyamat eredményeképpen kapunk egy olyan térképet, mely a hóolvadási viszonyok térbeli változását fogja mutatni. 10

17 5. Elemzések a térinformatikában 4. Távolsági műveletek A térinformatika nyújtotta eszközcsoport következő tagja a távolsági műveletek. Mint a neve is sugallja, ennél a technikánál azok a műveletek, elemzési lehetőségek játszanak meghatározó szerepet, amelyekben a távolságnak valamilyen feladata van. A legáltalánosabb feladatok közé tartozik mikor egy kiválasztott tulajdonság köré meghatározott távolságon belül egy puffer zónát, védőterületet kell kialakítani (6.ábra). Másik szintén eléggé gyakori feladat, hogy a kiválasztott tulajdonság körül valamilyen terjedési modellt kell felállítanunk, vagy valamilyen ellenállási modellben a terjedési távolságot kell számolnunk Ez, lehet két kiválasztott tulajdonság közötti legrövidebb távolságnak a meghatározása is valamilyen ellenállási felületen. Amikor az ellenállási hatásokról, vagy felületekről beszélünk, és ezt számítjuk, nagyon sokszor költség távolságként (cost distance) határozzuk meg. A név eredete onnan származik, hogy a távolság egyben bizonyos szállítási költséget is jelent és ezzel a költség-távolság együttes hatását lehet az ellenállási felületeken modellezni. Ebben az esetben az ellenállási felület gyakorlatilag egy költség felületnek felel meg (cost surface). A fő szempont a legalacsonyabb költségszint elérése, azaz két pont között a legkisebb költségigényű szállítási útvonalat kell megtalálni. Ez a költségfelület természetesen rendkívül heterogén lesz és minden irányban eltérő költségeket fog adni. Gondoljunk bele egy adott területen nem mindegy, hogy a szállításokat elsősorban lejtő irányában vagy lejtő irányával ellentétesen kell végeznünk. A költségfelület, amely egy ellenállási felületnek is tekinthető egy másik vizsgálattal ötvözve értékelheti két pont közti legkisebb költségeket melyre példát a 6. ábra mutat be (least cost path analysis). A költségtávolságok további elemzési lehetőségét adja az allokációs vizsgálatok (allocation). Az allokációs vizsgálatok során feltételezzük, hogy a kijelölt tulajdonsághoz legközelebb eső helyeket tudjuk megkeresni. Például kíváncsiak vagyunk, hogy egy lakott területen belül a lakosságot hogy tudjuk szétosztani megfelelően az orvosi rendelők körzetében. Ebben az esetben a legközelebbi alatt a legközelebbi lineáris távolságot értjük, vagy esetleg a költségtávolság értékeket, mint utazási időt. 5. Szomszédossági műveletek A földrajzi információs rendszerek a szomszédossági vizsgálatok széles körét (neighborhood operations, local context operators) nyújtják. A szomszédsági vizsgálatok során egy olyan új réteget készítünk, amelynek az alapját már valamilyen meglevő térképi réteg képezi. A legegyszerűbb példa erre a felszíni elemzések köre, ahol például egy digitális terepmodellből a lejtő kategóriákat (SLOPE) kívánjuk előállítani egy olyan meglevő térképről, ahol az egyes szomszédossági helyek magassági értékei, mint pixel értékek adottak. Egy másik hasonlóan gyakori vizsgálat a különböző kitettség (ASPECT) elemzése, például a legnagyobb lejtés irányának meghatározása egy digitális terepmodellen. Szintén ebbe az eszköztárba a tartoznak a különböző digitális szűrőknek az alkalmazása. A digitális szűrők alkalmazásával érhetjük el, hogy megváltozik az egyes szomszédos értékeknek a karaktere. Például egy digitális terepmodell magassági értékeit egy megfelelően alkalmazott szűrőérték segítségével simíthatjuk, vagy ellenkező értelemben az éleket kiemelhetjük. A digitális szűrők legelterjedtebb alkalmazása a térinformatika és a távérzékelés alkalmazása során jellemző, mivel ebben az esetben az egyes képi zajokat az adott távérzékelt raszteres kép értékeiből ki kell szűrnünk valamilyen digitális szűrő segítségével. Az IDRISI programcsomag széles körét biztosítja fentebb említett elemzési eljárásnak, ilyen például a felszíni elemzés és a digitális szűrés, a különböző élek kiemelésének biztosítása, a vízgyűjtők elemzése, az aspektusok és láthatóság elemzése 11

18 5. Elemzések a térinformatikában 6. Adtabázis lekérdezés Az adatbázis lekérdezés során mi egyszerűen különböző szempontoknak megfelelő kombinációkban válogatjuk le az adatainkat. Ez természetesen magában foglalja a különböző mérési, illetve statisztikai elemzési folyamatokat is. Ebben az esetben természetesen nem vonhatunk ki több adatot egy adatbázisból, mint amelyet az eredetileg tartalmazott. Az egyik legáltalánosabb tevékenység, amelyet az adatbázis lekérdezés során végzünk, a különböző minták keresése. Általában olyan térbeli mintákat keresünk az adott bázisban, amelynek segítségével a térbeli modell kapcsolódási viszonyait meg tudjuk határozni. 7. A térképi modellezés A térképi modellezés során a különböző kiválasztott rétegeket úgy kombináljuk, hogy egy új térképi réteget kapjunk ennek eredményeként, amely tartalmazza az eredeti térképi rétegek információit, azonban teljesen új információt szolgáltat a felhasználónak. Például a digitális adatbázisunkban van egy réteg, amely a különböző lejtőkategóriákat, egy másik, amely a különböző talajtípusokat, egy további, amely a csapadékizotermákat tartalmazza. Ezen rétegek segítségével egy meghatározott kombináció alapján meg tudjuk határozni az adott talajok eróziós veszélyeztetettségét. Ez az új térkép azután már kiegészíti az eredeti adatbázisainkat. Hogy határozhatunk meg egy új adatréteget a régiekből? Ez a meghatározás feltételezi azt, hogy a felhasználó ismeri azokat az összefüggéseket, amelyeknek segítségével a különböző kombinációkat kialakítja. 8. Folyamatok modellezése Az adatbázis lekérdezés és a térképi modellezés a térinformatikai rendszerek meghatározó kulcsterülete, azonban van egy rendkívül perspektivikus harmadik terület is, ez a folyamat, vagy szimuláció modellezés. A folyamat modellezéssel mi hasonlóan a térképi modellezéshez, egy új adatbázist hozunk létre. Azonban itt a folyamat elemzése során egy logikai láncolatnak kell megfelelni az adott modellnek. Például nézzünk meg egy nagyon egyszerű fa tüzelőanyag beszerzésére vonatkozó modellt, amely a következőképpen nézhet ki: 1. Vegyük figyelembe az összes erdő területet a vizsgálati területen. 2. Ha ezek megfelelőek, vagy 10 km-en belül esnek a lakhelyünktől lépjünk a 4-es pontra. 3. Amennyiben ezek nem megfelelőek, akkor keressünk egy új vizsgálati területet és lépjünk vissza az 1-es pontra. 4. Befejezés. A térbeli modellezés egy különlegesen izgalmas területe a térinformatikának, hisz ha belegondolunk abba, hogy a térinformatikában az adatbázis nem egyszerűen egy környezet, hanem a környezet és ennek a környezetnek mi megmérhetjük az egyes tulajdonságait, módosíthatjuk térben és időben a folyamatokat és az általunk összeállított adatbázis a komplex környezeti folyamatoknak, mintegy laboratóriumául szolgálhat. A hagyományos tudományokban az egyes komplex jelenségeket egymástól elkülönítve kellett vizsgálni, míg a térinformatika ezek komplex egymásra hatásában tudja elemezni az egyes jelenségeket. A térinformatikai modellek rendkívül jól tudják támogatni a különböző folyamatok és döntéshozatali folyamatok megértését és szimulálását. Egy egyszerű adatbázis lekérdezés eredményeként gyakran a döntéshozó nem megfelelő információval rendelkezik a döntés előkészítéséhez. Ugyanakkor egy komplex döntéshozatali rendszerben, ahol a döntéshozatali szempontoknak megfelelő többtényezős feltételrendszert keményebb és kevésbé kemény 12

19 5. Elemzések a térinformatikában határfeltételeket és elfogadható kockázati szinteket tudunk beépíteni a környezeti modellbe, ennek eredményeként az adott döntési alternatíva megalapozottabb és a döntési kockázat jóval alacsonyabb lesz, mint egy egyszerű lekérdezés révén. Ennek ellenére a folyamat modellezés mindkét területen, tehát a környezetelemzési folyamatokban és döntéshozatali, döntéstámogatási folyamatokban meglehetősen új területe a térinformatikának. Mindamellett ez a terület rendkívül gyorsan fejlődik, újabb és újabb modellek épülnek be a térinformatikai eszköztárba, újabb vizsgálati és elemzési lehetőségeket használnak fel a még pontosabb, még alaposabb folyamatelemzésre, ill. döntés előkészítésre. Ebben a tevékenységben az IDRISI programcsomag széleskörűen támogatja a felhasználót. 13

20 7. fejezet - 6. Távérzékelés és digitális képfeldolgozás 1. A földrajzi információs rendszerek számára szükséges adatok beszerzése, mérése számos módszerrel lehetséges. Ezek közül talán az egyik legfontosabb a távérzékelés. Mind a légi felvételeket, mind az űrfelvételeket széles körben használják a tervezési alaptérképek, domborzatmodellek és tematikus térképek előállítására, valamint az időbeni változások nyomon követésére. A távérzékelt adatok felhasználásának előnye, hogy a képeket digitális formában, előkészítés után közvetlenül alkalmazhatjuk a földrajzi információs rendszerekben. A távérzékelt adatok robbanásszerű alkalmazásának a földrajzi információs rendszereken belül a digitális felvételi technika fejlődése és elterjedése, valamint a számítógéppel segített képelemzés volt az előzménye. A raszter alapú adattárolási rendszer és számos a képfeldolgozásban alkalmazott eljárás a földrajzi információs rendszereknek alapvető eleme. Ez végeredményben oda vezetett, hogy ma már a raszter alapú földrajzi információs rendszerek többsége tartalmaz alapvető képfeldolgozási eljárásokat, valamint a képfeldolgozó rendszerek is képesek néhány alapvető térbeli elemző funkció elvégzésére. Az eddig leírtak alapján, valamint a távérzékelt adatok földrajzi információs rendszerek adatfeltöltésben elfoglalt kiemelt szerepe miatt tartjuk fontosnak - a teljesség igénye nélkül - foglalkozni a témával. 2. Alapfogalmak A távérzékelés egy olyan adatgyűjtési eljárás, amely adatokat szolgáltat a vizsgálati tárgyról, vagy jelenségről úgy hogy, a mérőműszer nincs közvetlen fizikai kapcsolatban a vizsgálat tárgyával. Analóg példa erre a látás. Képesek vagyunk információkat kapni a bennünket körülvevő világról a látható fény visszaverődése által. Itt az információt közvetítő közeg az elektromágneses sugárzás, a fény. Az előbb megadott általános definíció nagyon sok adatnyerési eljárást foglal magában, ahol az információ közvetítő energia nem csak elektromágneses sugárzás lehet. Mégis számunkra, a földtudományokkal kapcsolatban a legfontosabb a Föld felszínéről visszaverődő és ez által adatokat hordozó napsugárzás. Ezért a későbbiekben a távérzékelésnek főleg ezzel a területével foglalkozunk. A távérzékelésben általában hasznosított információhordozó az elektromágneses sugárzás. Az információt közvetítő sugárzás valamiféle energiaforrásból származik. Ennek alapján kétféle érzékelési módszert illetve érzékelő típust különböztetünk meg. Az aktív érzékelők a saját maguk által kibocsátott és a vizsgálati területről visszaverődő energiát használják fel, míg a passzív szenzorok a természetben megtalálható energiaforrások által kibocsátott energiát fogják fel. Ez lehet a tárgyak saját sugárzása, vagy a Nap visszavert elektromágneses sugárzása. A távérzékelésben alkalmazott szenzorok az elektromágneses hullámokat használják. Ezeket a hullámokat a hullámtanban megszokott három adattal, a hullámhosszal, a frekvenciával és az amplitúdóval jellemezhetjük. Lásd 8. ábra. Azonban az elektromágneses spektrum rendkívül széles és nem minden hullámhossz egyformán alkalmas távérzékelési célokra. Ugyanis a hullámhossz függvényében nem minden elektromágneses sugárzás lép érzékelhető kölcsönhatásba a földfelszínnel. 14

21 6. Távérzékelés és digitális képfeldolgozás A Föld légköre önmagában egy jelentős elnyelő és/vagy visszaverő közeg, amely a Napból érkező em. energiát csak az un. atmoszférikus ablakokon engedi át. Az első ilyen jelentős ablak a látható fény tartományába esik. A kék fénynél alacsonyabb hullámhosszú sugárzást az atmoszféra visszaveri, de a zöld, vörös és a közeli infravörös hullámok jó lehetőséget biztosítanak a felszín megfigyelésére. E tartomány jelentőségét növeli a növényzet klorofil tartalmának erős visszaverő tulajdonsága a vörös és közeli infravörös hullámhosszon. További atmoszférikus ablakok léteznek a közepes infravörös, a hő infra, valamint a mikrohullámú tartományokon (9-10. ábra). A gyakorlati távérzékelésben a mikrohullámú energiát az érzékelők saját maguk állítják elő és e hullámok visszaverődéséből nyerik az információt. A mikrohullámú energia alkalmazását radar távérzékelésnek nevezzük. 15

22 6. Távérzékelés és digitális képfeldolgozás Ha az elektromágneses hullám kölcsönhatásba kerül egy tárggyal három lehetséges módon viselkedik. Visszaverődik, elnyelődik és/vagy áthalad, miközben jellemzői megváltoznak. Ennek következtében a Föld légkörébe érkező fénysugarak egy része visszaverődik, elnyelődik, vagy áthalad rajta (11. ábra). 3. Multispektrális Távérzékelés A távérzékelt felvételek vizuális kiértékelése során számos jellemzőt figyelünk: szín, mintázat, méret, alak, textúra. Azonban a számítógépes elemzésnél leggyakrabban egyszerűen csak a színt vesszük figyelembe. Ez a 16

23 6. Távérzékelés és digitális képfeldolgozás legfőbb oka a multispektrális szenzorok és a speciális spektrális hullámsávok használatának. A 12. ábrán a Landsat TM rendszer spektrális sávjait láthatjuk, mely 7 sávban 30 méteres felbontással készít felvételeket. A tradicionális multispektrális felvételezéshez kapcsolódik néhány új kísérleti rendszer, mint például az AVIRIS és a MODIS, melyek hiperspektrális adatokat rögzítenek. Ezek a rendszerek a multispektrális rendszerekhez hasonló hullámhossz tartományt fednek le, azonban sokkal keskenyebb és több sávban érzékelnek. Sőt létrehoztak a különböző felszínborítási típusokhoz laboratóriumi körülmények között hiperspektrális referencia spektrum könyvtárat is. Ezáltal, nagy pontossággal egyeztethető a spektrális könyvtár a felszíni anyagokkal. Azonban a környezeti állapotok és az anyagok természetes keveredése nehézséget okozhat. Ráadásul a hiperspektrális adatokhoz még nem fejlesztettek ki osztályozási eljárást, tehát a multispektrális felvételezés jelenti még ma is a távérzékelés fő eszközét. 4. zenzorok Több osztályba csoportosíthatjuk az egyes felvevő berendezéseket. Egyfajta csoportosítást jelent az alkalmazott em. sugárzás hullámhossza, így beszélhetünk a látható fény, infravörös, vagy mikrohullámú szenzorokról. A másik rendszert a szenzor energia forrása alapján alkothatunk. Ha a szenzor a természetes sugárzást érzékeli, akkor passzív vevőről van szó. Ha a saját energiaforrásai segítségével előállított em. sugárzást, akkor aktív az eszköz. A távérzékelt képeket általában valamilyen repülő szerkezetre erősített felvevő berendezéssel készítik. A felvételeket tovább csoportosíthatjuk a hordozó eszköz repülési magassága alapján. Így megkülönböztetünk műhold, illetve légifényképeket. 5. Légi felvételek A légi felvételek többségénél a hordozó eszköz repülőgép, a fényképező berendezés pedig mérőkamara, egy olyan speciálisan kifejlesztett fényképezőgép, amelynek képalkotását nagy pontossággal ismerjük. Sajátos viszonyok mellet a hordozó lehet hőlégballon, sárkányrepülő, vagy modellrepülő is. Ebben az esetben a felvevőgép könnyebb fényképezőgép. A légi felvételeket kihasználva a hagyományos filmek kitűnő részletgazdagságát és geometriai felbontását elsősorban térképészeti célokra készítik, ahol nem csak a terep síkrajzi elemeit térképezik, hanem fénykép-pár esetén a magassági adatokat is kiértékelik. Az alkalmazott filmek a látható fényre érzékenyek fekete-fehér, vagy színes negatívok. Ritkábban a felvételek készítésének célja egy szűkebb terület környezet állapotának felmérése, ekkor a fekete-fehér, vagy színes infra filmeket részesítik előnyben, mivel ez több információ hordoz a növényzet állapotáról. 17

24 6. Távérzékelés és digitális képfeldolgozás 6. Műholdfelvételek A Föld felszínének megfigyelésére leginkább elektronikus letapogatókkal felszerelt műholdakat alkalmaznak. Csak speciális katonai célokra alkalmaznak még hagyományos analóg felvevőeszközöket, mivel az ilyen felvételek felbontása jobb a finom részletek megkülönböztetésére. A műholdakon elhelyezett szkennerek általában multispektrális letapogatók, amelyek hullámhosszait, csatornáit mindig a megfigyelendő jelenség spektrális tulajdonságai alapján választották ki. Az alkalmazott hullámhosszak kiválasztásánál figyelembe kell venni az atmoszféra hatását, így a szenzorok csak az ablakok által biztosított sávokban működnek. A felvételek felszíni felbontása tág határok között változik, a kilométertől a méterig. A felvételek készítésének célja figyelembe véve a kevésbé pontos geometriai leképzést, fizikai és tartalmi információk gyűjtése. A tartalmi információk közül a kutatások fő feladata a természeti erőforrások térképezése, állapot felmérése és időbeli változásuk megfigyelése. Ma már a Föld körül számos tudományos céllal telepített műhold gyűjti az adatokat. A működő rendszerek közül csak felsoroljuk a legjelentősebbeket részletes ismertetés nélkül, mivel ezen szenzorok technikai adatai sok helyen fellelhetőek. Napjaink legáltalánosabban használt műhold felvételei: AVHRR, EOS, ERS,IRS,IKONOS, JERS, LANDSAT, SPOT, Quickbird, RADARSAT. Általában két fontos jellemzője van az űrfelvételeknek: térbeli és spektrális felbontás. 7. Digitális képfeldolgozás Az elemzések során a képek értékeit módosítjuk, transzformáljuk a matematikai mátrixműveletek alapján. Ezt a számítógéppel segített elemzést hívjuk digitális képfeldolgozásnak. A digitális képfeldolgozás területén a négy legfontosabb műveletcsoport: a képi torzulások kiküszöbölése, a radiometriai korrekciók, az osztályba sorolás és a kép transzformáció. A torzulások eltüntetése a felvétel készítése közben jelentkező torzulások, valamint a felvevőeszköz mozgásából adódó pontatlanságok kiküszöbölését jelenti. A radiometriai korrekciók esetében a képpontok sugárzási értékeit módosítjuk a jobb vizuális kiértékelés, illetve a valós viszonyok minél jobb közelítése érdekében. Az osztályba sorolás tulajdonképpen nem más, mint számítógéppel támogatott interpretáció, ahol különböző csoportokat képezünk a kép tartalmi információi alapján. Végül a kép transzformáció a már egy bizonyos szempont alapján csoportosított adatok újra csoportosítását jelenti. 8. Képi torzulások kiküszöbölése A felvételek általában nagy magasságból készülnek a Föld felszínétől. A felszínről visszaverődő elektromágneses sugarak áthaladva az atmoszférán, annak állapotától függően nemcsak sugárzástanilag, hanem irányítottságukban is módosulnak. Ezen kívül a felvevő eszköz mozgásából a Föld elfordulásából és felszíni magasságkülönbségekből olyan szabályos és szabálytalan torzulások adódnak, amelyek tovább rontják a felvételek geometriai hűségét. Így a felvételek mindegyike tartalmazza az előbb felsorolt torzulásokat, melyeket a feldolgozás megkezdése előtt korrigálni kell. Mivel a fénysugarak nem csak irányítottságukban szenvednek torzulásokat a légkörön való áthaladás következtében, hanem sugárzástani értelemben is, ezért megkülönböztetünk geometriai és radiometriai korrekciókat. Radiometriai korrekció: A felvétel pontjainak denzitás értéke nem csak a légkör torzító hatása miatt változik. Több szabályos hiba ered a felvevő eszköz képalkotási rendellenességeiből, ennek megfelelően a radiometriai korrekcióval a képpontok sugárzási értékeit módosítjuk. A felvett értékek egységesítése során az atmoszférában található vízpára hatását kompenzáljuk a rövidebb hullámhosszú sugárzási tartományok esetében. A szkennerek elektronikus érzékelő sorát felépítő szenzorok nem azonos érzékenységűek, így a nyers képek csíkosak, amit ki kell javítani. Az atmoszféra további hatása, valamint a felvevő berendezések elektronikus zavarai un. véletlen zajjal terheli a képet. E hiba korrekciója a felszínen mért referencia adatokkal, illetve különféle zajszűrő eljárásokkal lehetséges. A földi referencia adatok jelentősége nem csak a zaj kiküszöbölésében rejlik, hanem segítségükkel a mért relatív eredményeinket abszolút értékekké tudjuk transzformálni. Geometriai korrekciók: A legtöbb szabadon forgalmazott műholdfelvétel esetében a felhasználók úgy kapják meg a képeket, hogy a felvételkészítés szabályos hibáit már korrigálták. Ezek a korrekciók kiküszöbölik a Föld forgásából és a szkennerek tükreinek mozgásából származó hibákat, a szkenner képalkotásából eredő szabályos hibákat. 9. Képjavítási eljárások Kontrasztfokozás: A felszínről visszaverődő elektromágneses hullámok intenzitása erőteljesen változik a felszín borítottságának megfelelően. Azonban gyakran az egyes objektumokról visszaverődő hullámok egy nagyon keskeny intenzitási sávban jutnak a szenzorokba. Ebben az esetben a hisztogram széthúzásával, vagy kiegyenlítésével az intenzitási különbségek jobban elkülönülnek, lásd 13. ábra. Látható, hogy a TM 3 csatorna 18

25 6. Távérzékelés és digitális képfeldolgozás (látható vörös) felvételének értékei között terjednek ki, melyet a jobb vizuális kiértékeléshez a STRETCH modul alkalmazásával, vagy a Composer ablak / Layer properties segítségével jeleníthetünk meg. Kompozit készítés: A vizuális elemzés számára a színes képek több információt szolgáltatnak az emberi szem számára. Sajnos a multispektrális felvételek csatornái is külön-külön képeket alkotnak, amelyeket nehézkes együttesen szemlélni. Ezt a problémát oldja meg a kompozit képek elkészítése, amikor a multispektrális felvételek egyes csatornáit a megjelenítő eszköz egy-egy szín csatornájához rendeljük. Az egyes színösszetevők intenzitását a csatorna intenzitása határozza meg. A vizuális kiértékeléshez az IDRISI COMPOSITE modulját használva egy három csatornás, 24 bit-es kompozit kép készíthető. Digitális szűrők: A digitális képfeldolgozás érdekes területe, ahol a kép pontjainak szürkeségi értékét valamilyen, annak környezetéből számított értékkel módosítjuk. Ilyen szűrőkkel lehetséges az élek kiemelése, bizonyos sugárzási tartományok erősítése, gyengítése. 10. Osztályba sorolás A kép osztályozás nem más, mint számítógéppel segített interpretáció, amikor a kép tartalma, vagy textúrája alapján képezünk bizonyos sajátosságokkal rendelkező csoportokat. Az osztályba sorolás alapja az egyes területek spektrális sajátosságainak elemzése. A felszínt borító különböző felületeknek egymástól eltérő, de egyedileg nagyon sajátos a spektrális reflektancia görbéje. Ennek segítségével, ha több hullámhosszon vizsgáljuk a felszínt, az alkalmazott csatornákon jelentkező szürkeségi értékek elemzése alapján viszonylag jól elkülöníthetőek egymástól az eltérő borítottságú felületek. Két általánosan alkalmazott két osztályozási módszer létezik: ellenőrzött és nem ellenőrzött. Ellenőrzött osztályba sorolás: Első lépésként meg kell határozni egy minta együttest az elkülönítendő csoportok számára a kép területéről (Pl.: területhasználati típusok). Az egyes osztályokhoz tartozó mintaterületeket hívjuk tanító területeknek. Az ellenőrzött osztályba sorolásnál mi különítjük el és határozzuk meg az egyes osztályokat. Az elemzéshez ezek után elvégezzük az egyes minták spektrális tulajdonságainak statisztikai elemzését, megvizsgáljuk a minták szürkeségi értékeinek szórását, eloszlását csatornánként, valamint elkészítjük a variancia és kovariancia mátrixokat is. Az alkalmazott csatornák alapján egy statisztikai teret képezhetünk, amelynek dimenzióját a felhasznált csatornák száma adja meg. Az osztályba sorolás folyamata nem más, mint eldönteni, hogy az ismeretlen képpont spektrális tulajdonságai alapján melyik minta csoportba tartozik, vagy áll a legközelebb. Az egyes osztályba soroló eljárások közötti különbséget a döntéshozatali különbségek jelentik. A legkisebb távolság szerinti osztályozás esetében az alkalmazott csatornák által képezett statisztikai térben kiszámítjuk az ismeretlen képpont és az egyes osztályok minta közepei közötti távolságot. Az új képpont abba az osztályba tartozik, amelyik osztályhoz a legközelebb esik, 15. ábra 19

26 6. Távérzékelés és digitális képfeldolgozás Nem ellenőrzött osztályba sorolás: Ellentétben az ellenőrzött osztályba sorolással, ahol mi mutattuk meg a rendszer számára a mintákat, a tanító nélküli osztályozásnál nem rendelkezünk előzetes információkkal az elkülönítendő osztályokról. Inkább az adatok és spektrális tulajdonságaik között lévő szünetek alapján képezünk csoportokat. Az elemzés utána ezeket a csoportokat használja, mint osztályokat. Az eljárás klasszterezés (CLUSTER modul) néven ismert. Felhívjuk a figyelmet, hogy a klaszter elemzés osztályai nem információs osztályok - ellentétben a tanítóval történő osztályozással -, hanem spektrális osztályok. Ezért az esetek többségében az osztályok újbóli csoportosítása szükséges az információs osztályok kialakítása érdekében. 11. Kép transzformáció A digitális képfeldolgozás folyamatában a kép transzformáció a kép információ tartalmának megváltoztatását jelenti. Ez részben az információk újbóli átcsoportosítását, illetve a csoportok számának megváltoztatását, deriválását jelenti. E néhány módszerből most csak a két leggyakrabban alkalmazott transzformációt mutatjuk be. Vegetációs index: A vegetáció, mint az egyik legfontosabb természeti erőforrás megfigyelése számára un. vegetációs indexet vezettek be. Az eljárások többségének alapját az elektromágneses hullámok és a vegetáció nagyon sajátos kölcsönhatása jelenti. A növényzet klorofil tartalma jelentősen elnyeli a vörös mm-es sugárzást, azonban a levelek pigment tartalma erősen visszaveri a mm hullámhosszú infravörös sugarakat. Az egyszerű vegetációs index az infravörös sugárzás osztása a vörös sugárzással. A módszer hátránya, hogy az erős vegetációjú területeken a vegetációs index nagyon nagy értéket vehet fel. E hátrány kiküszöbölésére vezették be a normalizált vegetációs indexet. Rövidítése: NDVI (Normalized Difference Vegetation Index). Ahol a NIR=közeli infra, R=vörös sugárzás. A TM Landsat 3-as és 4-es csatorna felvételeit felhasználva a számított NDVI érték a 16- ábrán látható, melynek területe megegyezik az előző 13-as és 14-es ábrával. 20

27 6. Távérzékelés és digitális képfeldolgozás A módszer előnye, hogy az értékek a Földrajzi Információs Rendszerek számára ugyancsak relatív értékeket ad, akárcsak a távérzékelés mérési eredményei. Ezért az abszolút biomassza meghatározáshoz itt is kalibrációs adatok mérése szükséges. 21

28 6. Távérzékelés és digitális képfeldolgozás Főkomponens analízis: A főkomponens analízis a felhasználó számára mind a standardizáld, mind a nem standardizált főkomponens analízis lehetőségét biztosítja. A főkomponens analízis matematikai módszerei nagyon közel állnak a faktor analízis módszeréhez, amelyet főleg Landsat vagy SPOT műholdas képek képcsatornáinak elemzéseire használják a távérzékelésben. Gyakran az első kettő vagy három komponens, amely az összes látszólagos varianciára vonatkozik és meghatározza az egyes csatornák közötti korrelációs összefüggéseket. Ennek eredményeként a nem standardizált főkomponens analízis gyakran használt annak eldöntésére, hogy melyik csatorna nyújtja a legfontosabb információt az adatokról. A főkomponens analízist szintén lehet arra használni, hogy a képkorrelációt megszüntessük. A normalizált főkomponens analízis igen hasznos, amikor idősorokat akarunk elemezni, ezért ez a főkomponens analízis modul a változás és az idősorok elemzése az IDRISI almenüiben szintén megtalálható. Ezt a technikát elsősorban a távérzékelésben az információk összevonására használjuk. Speciális alkalmazási területe a környezeti megfigyelésben van, ahol két különböző időpontban készült felvétel összehasonlításával elemezhetjük az időbeli változásokat. Például, ha egy területről a két különböző időpontú felvételek alapján elkészítjük az NDVI térképeket, a két térképet összehasonlítva tanulmányozhatjuk a növényzet időbeli változását. Ebben az esetben az elsődleges összetevőt az NDVI értékek jelentik. 22

29 8. fejezet - 7. Az IDRISI rendszer áttekintése 1. A térbeli adatok bevitelére, megjelenítésére és elemzésére az IDRISI programcsomag a menü és eszköz rendszerén keresztül több mint 300 program modult fog át és fűz össze egységes térinformatikai rendszerré. Ezeket a térbeli adatokat az egy-egy egyszerű témát leíró térképi rétegek segítségével jeleníti meg. Ilyen egyszerű térképi téma lehet például az utak rétege, a domborzati térkép rétege, a talajtípus rétege, a vizek rétege stb. Mindamellett a megjelenítés érdekében a különböző térképi rétegeket egy közös térképi kompozíció keretén belül is fel tudjuk dolgozni, illetve megjeleníteni. Mivel a különböző térinformatikai modellek eltérő típusú rétegeket használhatnak az adatmodell típusától függően, így az IDRISI programcsomag is két fő alap rétegtípussal dolgozik: a raszteres képek rétege, ill. a vektoros rétegek. Habár az IDRISI program egyaránt jól tudja kezelni mindkét típusú input adatot - tehát a vektorost és a raszterest is -, azonban a rendszer elsősorban raszteres rétegeket dolgoz fel. Az IDRISI program nagyon erős analitikai eszközökkel rendelkezik a vektoros attribútumok, vagy szakadatok kezelésére, valamint a vektor - raszter irányú konverziók elvégzésére. 2. Az IDRISI megjelenítése a képernyőn A rendszer betöltése után 4 eltérő komponenst láthatunk a képernyőn. Legfelül a főmenü, alatta az ikonok eszköztárja, lent a fő munkaterület és az állapotsor található meg. A menürendszer 9 főmenüt és azon belül több mint 300 analitikai modult tartalmaz, melyeket almenük segítségével érhetünk el. Az eszköztáron belül számos program modul indítható, valamint néhány műveletkapcsoló, mely aktív és inaktív állapotra váltható (Pl.: Kurzor lekérdező, Távolságmérő). Az állapotsorban, a képernyő legalján láthatóak a térképablak alapvető információi. Raszter térkép esetén, ha az egeret a térképen mozgatjuk, akkor megjelenik a méretarány, a sor és oszlopszám, és az X és Y koordináta. 3. IDRISI Explorer Az IDRISI Explorer az IDRISI fájlok és projektek kezelését és keresését szolgálja, valamint itt beállíthatja a projekt környezetet, kezelni tudja a csoportos (group) fájlokat, áttekintheti a leíró adatokat, megjelenítheti a fájlokat, és egyszerűen rendezheti az adatait a másolás, törlés, átnevezés és mozgatás parancsokkal. Az ablak állandóan a képernyő bal oldalán található meg, nem mozgatható, de minimalizálható és átméretezhető. 23

30 7. Az IDRISI rendszer áttekintése 4. Projekt és könyvtárbeállítások Az adatok és a térképi rétegek adatfájlként vannak elmentve, melyeket könyvtárakban és alkönyvtárakban tárol a rendszer. Bármely adott témához kapcsolódó adat fájl és elérési útvonalának összességét elmenthetjük úgynevezett Projekt-ként, melynek behívásával újra megjeleníthetjük az összes projektben szereplő fájlt. Az adott project adat fájlait mindenképpen szerencsés egy külön könyvtárba lementeni, mivel a munka során rendkívül gyorsan nőnek a fájlok számai és ezek összekeveredésével a felhasználó nagyon megnehezíti a saját alkalmazási feladatainak megoldását. Éppen ezért szerencsés minden egyes témát külön erre a projektre létesített könyvtárban elmenteni. A legalapvetőbb a munka könyvtár (Working Folder), az a hely ahol a használni kívánt input adatok találhatóak, és ahova az elemzések eredményei lesznek elmentve. Kattintson a File menüre és válassza az IDRISI Explorer lehetőséget, vagy a legszélső baloldali ikont. Az IDRISI Explorer tetején válassza a Projects fület, a projekt környezet beállításához. Lent az Editor táblán belül a munka és a forrás könyvtár megadására van lehetőség minden egyes projekt esetében. A munka könyvtár megváltoztatásához kattintson a beviteli dobozra és a kereső gomb segítségével határozza meg a helyet. Lehetőség van bármennyi forrás (Resource) könyvtár megadására is, mely csak az adatok olvasását teszi lehetővé, a mentését nem. Az Editor tábla legalján az új könyvtár megadásához (New folder), valamint a törléséhez (Remove folder) szükséges ikonokat találhatjuk. Az aktuális beállításokat automatikusan a DEFAULT.env projekt fájlba menti a program, de bármennyi új projekt fájlt is létrehozhat, hogy ha szükséges gyorsan lehessen váltani a beállítások között. Az IDRISI Explorer-ben a File fülre kattintva, a munka és a forrás könyvtárakban található fájlok listáját láthatja. A fájl nevére duplán kattintva meg tudjuk jeleníteni azt, azonban nincs mód a jellemzők előzetes beállítására, mint a Display ablakon belül. 5. Párbeszéd ablakok Az IDRISI modulok független program elemek, melyek speciális műveletek elvégzését teszik lehetővé. A párbeszéd ablakokban lehet pontosan meghatározni a különböző beállításokat. A program modulokat háromféle úton lehet aktiválni. Ez első: rámutatunk a menürendszeren belül az adott menüre az egérrel. A második: rámutatunk az adott menüt szimbolizáló ikonra az egérrel. A harmadik: a SHORTCUT menüben (az ikon sor végén jobb oldalt), ABC sorrendben vannak feltüntetve az egyes modulok nevei, s ezeken belül kiválasztással aktiválhatjuk az adott modul nevét. A párbeszéd ablakok az OK gomb megnyomása után továbbra is láthatóak maradnak a képernyőn az összes korábbi beállítással együtt (kiv.: Display Launcher ), a műveletek megismételhetése érdekében. Ha szeretné, hogy a párbeszédablak a művelet elvégzése után bezárjon, akkor a felhasználói beállítások (File menü / User Preferences) lehetőségnél kapcsolja ki a Enable persistent dialog beállítást. Azonban a rendszer számos speciális párbeszéd ablakot is magába foglal. A beviteli mezők mellett a kis gomb megnyomásával a fájl lista (Pick List) ablakok hívhatjuk elő. A fájl lista a fájlokat a munka és a forrás könyvtárak szerint rendezve, névsorrendben tünteti fel. A mappákat a + jel megnyomásával tudjuk megnyitni, és - jellel pedig bezárjuk. Ha a könyvtár neve mellett nincs jel az azt jelenti, hogy nincs benne ilyen típusú 24

31 7. Az IDRISI rendszer áttekintése fájl. A kiválasztás a bal egérgomb kettős ráklikkelésével vagy a jobb egérgomb és OK használatával történik. Az OK gombra történő rámutatás után a fájl lista bezárul és a dialógus ablakban a kiválasztott fájlnév megjelenik. Az output fájl nevet megadhatjuk teljes elérési útvonal megadásával, vagy egyszerű begépeléssel is, amikor a rendszer automatikusan a fő munkakönyvtárban menti el az új fájlt. Az input fájlnevek megadásának kiegészítéseként az IDRISI képes automatikusan output fájlneveket is megadni. Ez az output fájlnév beviteli mezőben történő kettős kattintással történhet. Ennek eredményeként egy ideiglenes fájlnév jelenik meg, melyet a TMP felirat és azt követő 3 számjegy ( es értékig terjedhet) alkotja. Ezek ideiglenes fájlnevek, tehát nem felülírás védettek, éppen ezért, ha legközelebb ugyanezzel a fájlnévvel mentünk le valamilyen térképi réteget, akkor az előző térképi réteg tartalmát fölül fogja írni. Az IDRISI rendszer ellenőrzi az összes már meglevő fájlnevet és a felhasználóra mindig aktuálisan rákérdez, hogy felülírja-e vagy sem. Amennyiben a felhasználó kéri, hogy a felülírás ne következzen be, abban az esetben más fájlnévvel kell elmenteni az adott fájlt. Ez alól 3 kivétel van: Az első a fentebb említett ideiglenes fájlok, a második, amikor a felülírási védelem ki van kapcsolva a File menü / User Preferencies párbeszédablakban, a harmadik pedig mikor makro módban futtatjuk a modellt. 25

32 9. fejezet - 8. Térképi rétegek 1. Mint a korábbi részekben már jeleztük az IDRISI két fő rétegtípussal dolgozik. Az egyik a raszteres képi rétegek, a másik a vektoros rétegek. Ezek mellett a vektoros rétegek különböző altípusokat is tartalmaznak. Ezek a következők: pontok rétegei, vonalak rétegei, poligonok rétegei és szöveg rétegei. Mint ahogy a nevük is jelzik, ezek az altípusok eltérő tulajdonságok bemutatására, megjelenítésére alkalmasak, úgy mint a pont, vonal, poligon, ill. a szöveg. A pont rétegeit például használhatjuk egy város különböző pontjainak a bemutatására, a vonalrétegek leírhatják például egy úthálózatnak a felépítését, helyzetét. A poligonok rétegei pedig bemutathatják például egy közigazgatási terület határait. A szöveg rétegek különböző pozícióban mutathatják be például városok vagy bizonyos helységek neveit. Az IDRISI programcsomag valamennyi műveletéhez térképi rétegeket használ. Ezeket input vagy output fájlnevekként tartja a rendszer nyilván, egy-egy ilyen fájlnév 255 karakter hosszúságú lehet és tartalmazhat betű és szám karaktereket egyaránt, valamint szóközt és néhány írásjelet (Kiv: / \ :? * relációjelek és ). Ugyanazzal a fájlnévvel el lehet menteni raszter, ill. vektor réteget is, hisz ezeknek a kiterjesztése különböző lesz az adott rendszeren belül. A raszteres képek kiterjesztése (.rst), míg a vektoros rendszerek kiterjesztése (.vct) lesz. Az IDRISI rendszerben, amikor egy térképi rétegnek egy nevet adunk, ehhez a névhez minden esetben két fájl társul. Az egyik tartalmazza az adatokat, míg a másik a leíró információkat az adatokról, ezt dokumentációs fájlnak hívhatjuk. Tehát mikor egy raszter képi fájlt.rst kiterjesztéssel, mint adatfájlt tárolunk, ehhez a rendszer társít egy (.rdc) kiterjesztésű dokumentációs fájlt is. Hasonlóan mikor egy vektor fájlt egy (.vct) kiterjesztéssel elmentünk, a rendszer ehhez társít egy (.vdc) kiterjesztésű dokumentációs fájlt is. A rendszer lehetőséget kínál adatbázisban (.mdb) tárolt attribútum adatok vektor réteghez történő kapcsolására, melyet úgynevezett vektor link fájl (.vlx) segítségével végezhetünk el a Database workshop ablakon belül. Ennek eredményeként az adatbázisban szereplő mező (oszlop) egy új réteggé válik, melyet megjeleníthetünk, elemzésekhez használhatunk, valamint önálló vektor és raszter fájlként menthetjük el. Az egymással speciális kapcsolatban lévő fájlok egybefűzése csoportos, vagy group fájlokat eredményez. Group fájlokat raszter vagy signature (speciális leíró, vagy állapot fájl) fájlokból hozhatunk létre, melyek speciális kiterjesztést kapnak. A raszter group fájloknak két típusa van: raszter (.rgf) és idősoros (.ts) fájlok. Signature group fájl lehet multispektrális (.sgf) és hiperspektrális (.hgf) signature fájl. Az IDRISI Explorer segítségével bármelyiket létrehozhatjuk. Nyissuk meg az File menü / IDRISI Explorert, és kattintsunk a File fülre a fájlok listázásához. Jelöljük ki a felsorolt fájlokat együtt: SIERRA1, SIERRA2, SIERRA3, SIERRA4, SIERRA5, SIERRA7, SIERRA234, SIERRA345, SIERRADEM, SIERRANDVI. A kijelölés történhet a SHIFT (csoportosan) vagy CTRL (egyenként) gomb folyamatos lenyomásával. Ezt követően jobb-klikk és válassza a létrehozás (CREATE / RASTER GROUP) lehetőséget a menüből. A létrejött fájl az alapértelmezett rastergroup.rgf nevet kapja, melyet módosíthat, ha még egyszer a fájl nevére kattint illetve a jobb egérgomb megnyomásával és válassza a RENAME lehetőséget. 26

33 8. Térképi rétegek Az értékfájlok az adott térképi tulajdonságról táblázatos adatokat tartalmaznak. Az IDRISI rendszer 2 típusú fájl formátumot támogat: adatbázis táblázatokat (.mdb) és az ASCII érték fájlokat (.avl). Az adatbázis táblázatokat a Database Workshop segítségével lehet szerkeszteni. Az ASCII formátum esetén az adatok két oszlopba vannak rendezve, melyet szóközzel kell elválasztani. Az első oszlop az objektum azonosítására szolgál, míg a második pedig az attribútum értéket tartalmazza. 2. Raszter réteg (.rst) Az IDRISI programcsomag a raszteres képi fájlok esetében egy rács-cella strukturált használ, ahol a cellákat adott pixelek, képegységek töltik ki. Ez a rácsszerkezet oszlopokból és sorokból áll, amelynek a kezdő értéke 0. Ennek megfelelően egy 1000 sorból és 500 oszlopból álló kép sorainak száma 0-999, oszlopainak száma lesz. Ellentétben a hagyományos derékszögű koordináta rendszerrel a 0,0 értékű képegység a rácsháló bal felső sarkában található. A cellák számozása balról jobbra történik és a sorok számozását felülről lefele végezzük. Ez egy nagyon széles körben használt raszter struktúra, amelyet a perifériák is jól ki tudnak használni, különösen a printerek, amelyek felülről lefele töltik fel a sorokat. Miközben a képfájl logikai struktúrája egy rácsszerkezet, ennek az aktuális tárolása egy egyszerű hosszú számoszlopban történik. Például abban az esetben, amikor egy kép 3 sort és 4 oszlopot tartalmaz, a tárolás egy 12 számból álló egyszerű oszlop lesz. Ennek áttekintésére nézzük meg az alábbi elrendezést. 27

34 8. Térképi rétegek A dokumentációs leíró fájl tartalmazza a sorok és oszlopok számát, amelynek alapján az adott képi rácsszerkezetet korrekt módon lehet visszaállítani. Az IDRISI képi fájlok tartalmazhatnak egész számokat, bináris számokat, valós számokat és RGB24 értéket. Egész számok: Az egész számok nem tartalmaznak tört részt és értékük tól ig terjednek. Az egész számokat tartalmazó fájlokat gyakran hívják 16 bit-es fájloknak, mivel az egész számok átvitelének a helyigénye 16 bit-et igényel (2 bytes) a memóriában. Az egész számok reprezentálhatnak valamilyen tényleges számot vagy valamilyen kategóriának a kód értékét. Például egy talaj térképen lehet három féle talaj típus, ezeket az IDRISI programcsomagban 1, 2 és 3 értékű egész számokkal tároljuk le és ezeknek az egész számoknak az azonosítása a dokumentációs fájlban történik, ott írják le, hogy az 1-es, 2-es, ill. a 3-as érték milyen típusú talajkategóriának felel meg. A bináris egész számok értéke 0-tól 255-ig terjedhet. Ezek tárolási formája akkor előnyös elsősorban, amikor az alkalmazott számjegyek száma nagyon korlátozott, mivel ezen értékek csak 8 bit-et (1 byte-ot) igényelnek a tárolási értékből. Ez azt jelenti, hogy a tárkapacitásunknak mintegy csak felét köti le az előző tárolási formához képest ez az adattárolási forma. A byte típusú adatok széles körben használtak a térinformatikában, mivel ezek megfelelően írják le a minőségi térképi adatokat, ill. a távérzékelés útján nyert adatokat. A valós számoknak a tizedes értékeik is vannak (pl.: 3,14). A valós számokat akkor használjuk, amikor nem diszkrét, hanem folytonos értékeket kívánunk tárolni, vagy a megkívánt számjegyek száma meghaladja az egész adatok tárolásánál használt számjegyek számát. A valós értékeket ± 1x10 38 értékig tárolhatjuk 7 számjegy pontossággal. A valós számok minden egyes szám esetében 4 byte memória igénnyel rendelkeznek. Az RGB24 adatfájl 24 bitet (3 byte) használ minden pixel színkódolásához. RGB24 kép jön létre a COMPOSITE modul alkalmazásával is. A dokumentációs fájl tartalmazza az adatok típusát. Amikor egy új raszteres réteget alkotunk érdemes odafigyelni az input és az output képi rétegek adattípusára. Például egy egész számokat tartalmazó raszteres réteget osztunk egy egész számokat tartalmazó raszteres réteggel. Az eredmény réteg valószínűleg valós számokat tartalmazó raszteres kép lesz. Az IDRISI elfogadja mindkét típusú adatot, kivételt képez azonban ez alól néhány modul, amely valós értékeket nem fogad el se input se output formában. Ilyen például a GROUP művelet, ahol valós számokkal megfeleltetett kategóriákat kell alkotni folytonos raszteres képből és ilyenkor az azonosító számoknak egészeknek, kell lenniük. Amennyiben nem egész számok, a rendszer hibaüzenetet fog 28

35 8. Térképi rétegek adni. A CONVERT művelet segítségével bármikor bármilyen adattípust bármilyen más típusra át tudunk alakítani. A raszteres képi fájlt tárolhatjuk ASCII és bináris formátumban. A fájlformátumot a dokumentum fájlban találjuk meg. Az ASCII fájlformátumot gyakran szöveg fájlként is meghatározzák, ennek megfelelően ez a fájlformátum egy szövetszerkesztővel, például az EDIT - szerkesztő modul segítségével megtekinthető és javítható, módosítható. Szintén lehetőség van a megfelelő fájl átvitelére is ASCII formátumba, minden olyan rendszerbe, amely ezt a fájlformátumot felismeri. Természetesen az ASCII fájlformátum nem a leghatékonyabb az adatok tárolása szempontjából. Ezért javasoljuk a fájlformátum átkonvertálását bináris formátumba az elemzések megkezdése előtt. Ez a CONVERT modul segítségével oldható meg, amely az ASCII-t bináris, ill. binárist ASCII formátumba képes átalakítani. 3. Raszter dokumentációs fájlok (.rdc) A dokumentációs fájlok mindig ASCII formátumban vannak tárolva, és ezeknek a tartalmát a File menü / IDRISI Explorer / Metadata menüben lehet megtekinteni és módosítani. A dokumentációs fájl a hozzá tartozó kép fájlról szolgáltat információt. Például tekintsük át a talajok.rdc fájl tartalmát. 29

36 8. Térképi rétegek A kép 512 oszlopot és 480 sor, azaz összesen képegységet, pixelt tartalmaz. A kép vetületi rendszere a felhasználó által megadott koordináta rendszer és minden egyes koordináta egység 1 m-t jelent. A minimum és a maximum X, Y koordináta értékek a vetületi rendszer koordinátáinak bal, jobb, alsó és felső széleit jelentik. Éppen ezért a pozíciós hiba nem ismert. Ha ismernénk, akkor a legkisebb eltérések négyzetével (RMS) határoznánk meg a pozíciós hibát, jelen esetben információs célú vetületi rendszerrel dolgozunk csak. A legtöbb esetben egy X (vagy Y) koordináta különbség egyenlő az oszlop (vagy a sor) számával. Természetesen ettől el is lehet térni. Jó példa erre a Landsat műhold 6-os csatornája (Thermál). A felbontás ebben az esetben 120 méteres, azonban, hogy a többi Landsat csatornához fizikailag illeszteni lehessen ezt a képet, minden egyes képegységet négy részre bontanak, így a felbontása ennek is 30 m x 30 m-es lesz és így az eredeti 120 m-es képegységeket, már lehet illeszteni a többi Landsat csatorna képeihez, melyeknek a felbontása 30 m x 30 m-es. A kép minimum és a maximum értékei jelzi az előforduló minimum és maximum értékeket. Az érték egység esetében, amikor az osztályokat adtunk meg, ez azt jelzi, hogy ebben az esetben ezek a talajosztályok kódolva voltak és nem a mennyiségi értéket adtuk meg, hanem a kód számát, tehát egy minőségi értéket. Ez az érték egység csupán informatív célú a fájl leírásban. Az érték hibát nagyon fontos ismerni abban az esetben, ha tájékozódni akarunk, hogy mennyire jól illesztett a rendszerünk. Az adatok hibaértékét minden esetben töltsük ki, amennyiben ez lehetséges. Ez a hibaérték tájékoztatja a felhasználót a cellák pontosságáról, például minőségi adatok esetében ez az érték egy arányos hibaként jelenik meg, például amennyiben ez az érték 0,15, ez 85%-os pontosságát jelzi az adatainknak. A mennyiségi adatok esetében ez a legkisebb négyzetes hibát jelenti (RMS). Például egy digitális terepmodell esetében, ahol a legkisebb négyzetes hiba 3, ez azt jelenti, hogy az összes adatunk 68%-a ± 3 m-en belül lesz, ill. 95%-a ± 6 m-en belül és így tovább. Néhány modul ezeket külön is kiszámolja, például a SURFACE és a PCLASS. A következő leíró sor a zászló értéke, ill. a zászló meghatározása. Ezt a két mezőt arra használjuk, ha valamelyik cella speciális értékkel bír, a legtöbb esetben ez a háttér pixelek vagy cellák értékeit vagy a hiányzó adatok, cellák értékeit jelenti. Néhány menü esetében a háttér, ill. a hiányzó adatok megadása fontos lehet, például az előbb említett SURFACE modulnál. Más esetekben csupán informatív értéke van az adott sornak. Például abban az esetben, ha a SURFACE modul egy látványképet generál és ezt a származtatást már a 0 lejtőértéktől kezdjük, a zászlós értéknek -1-nek kell lenni, hogy jelezzük azt, hogy mely lejtőérték nem lesz értékelve. A következő leíró sor az azonosító mezők száma. Az azonosító kategóriák mindig 0-val kezdődnek, tehát 3 valós kategória esetén ennek az értéke 4, mivel a 0 értéket a háttér veszi fel a képalkotás során. Végezetül a dokumentációs fájlstruktúra további lehetőségeket biztosít a felhasználók számára, ezek a következők: kommentárok, a fájl származására vonatkozó információk és különböző kiegészítések. Összességében meg kell állapítanunk, hogy a dokumentációs fájl tartalmát a DOCUMENT, ill. a CONVERT programokban lehet módosítani, átírni. 4. Vektor rétegek (.vct) Az IDRISI a következő vektorfájl típusokat támogatja: pontok, vonalak, poligonok és szöveges vektorfájlok. Ezekben a fájlokban az egyes objektumok külön-külön vannak kódolva, minden egyes objektum (pont, vonal, poligon, szöveg) a következő számsorozatot tartalmazza: objektum azonosítója; pontok száma, amellyel az adott objektumot leírjuk; X és Y koordinátái. Pont fájl esetén, egy önálló pont jelöli a helyet, melyet az X és Y koordináta valamint egy attribútum érték ír le. Ez lehet egész vagy valós szám. Vonal fájl esetében szintén egy attribútum érték írja le az objektumot, mely egész vagy valós szám is lehet. Azonban mivel pontok sorozata alkotja a vonalat, minden egyes ponthoz külön X Y koordináta pár tartozik. A poligon fájlok attribútum értékei is egész vagy valós számok lehetnek, valamint az alkotó pontok koordináta párjaival írható le. A szöveges fájlok, melyek a szöveg helyzetét, irányát és a szimbólum kódját tárolják. Létrehozható képernyőn való digitalizálással, és szöveg szimbólum fáj a SYMBOL WORKSHOP lehetőséggel. 5. Vektor dokumentációs fájlok (.vdc) Mint ahogy a raszteres képfájloknál megállapítottuk, a vektoros fájlokhoz is tartozik egy leíró fájl, amelynek a kiterjesztése (.vcd) lesz. A File menü / IDRISI Explorer / Metadata menüben lehet megtekinteni és módosítani. 30

37 8. Térképi rétegek A fájl szerkezete megjelenésében megfelel a raszter dokumentációs fájlok, de néhány különbség van: hiányoznak a sor és oszlop adatok; az adat típus helyett ID típus kap helyet; a fájl típus mindig bináris; a min. és max. X és Y koordináták a vizsgált terület határát jelölik. 6. Attribútum fájlok (.mdb és.avl) Ezek az értékfájlok tartalmazzák az adott objektumhoz kapcsolódó szakadatok listáját, két típusa van: adattáblák és érték fájlok. Az IDRISI programcsomag támogatja az Microsoft Access adatbázis kezelő (.mdb) formátumot az értékfájl struktúra kialakításánál. Az értékfájlok (.avl) legalább két oszlopot tartalmaznak ASCII szöveg formátumban. A baloldali oszlop tartalmazza az egyes objektumok egész azonosító kódját, a jobboldali oszlop tartalmazhat egész számot, valós számot vagy betűkaraktereket. 7. Attribútum dokumentáció fájlok (.adc) Ahogy azt már a képi raszteres, ill. a vektoros fájlok esetében is láthattuk, az értékfájlokhoz szintén tartozik egy dokumentációs fájl, amelynek a kiterjesztése (.adc). 31

38 8. Térképi rétegek Az IDRISI két típust támogat: Az egyszerű kétoszlopos ASCII formátumú fájl, ahol a baloldali oszlop tartalmazza az egész értékű azonosítókat, a jobboldali oszlop az ezekhez tartozó objektumokat. Ezek (.avl) kiterjesztésű fájlok lehetnek. Az adatformátumot a Microsoft Access rendszerrel állíthatjuk elő, amelynek kiterjesztése (.mdb). Az értékfájlok dokumentációjában, az egyes sorokban 14 értékes karaktert tudunk megjeleníteni. A szerkesztésnél még az alábbiakat vegyük figyelembe: A byte és az egész számú adat - egy egyszerű jelzőszám, amely a használt oszlopok számára vonatkozik. Karakter lánc adat - egy egyszerű jelzőszám, amely a maximális karakterek számát jelzi. Valós számadat - két elkülönített szám, melyek között : jel van. Az első szám jelzi az oszlopok számát, amelyet használni kívánunk, a második a decimális jegyek számát például: az 5:2 a lehetséges értéke pl Egyéb fájl típusok Az eddig megismert adatfájl típusok a munka szempontjából a legfontosabbak voltak. Azonban az IDRISI rendszer néhány kiegészítő fájltípust is használ az egyes modulokhoz. Ezeknek részletes leírásait a Súgó (Help) rendszerben tekinthetjük meg. Azonban néhány fontosabb információt az alábbiakban ismertetünk. Térképi kompozíciós fájlok (.map) a térkép készítéshez szükséges grafikus instrukciókat tartalmazza térképi réteg beállítást, szimbólum és paletta fájlokat. A térképi rétegek megjelenítése érdekében az egyes objektumok és ezek grafikus értékeik között valamilyen kapcsolatot kell létesítenünk. Ezt a szimbólum és a paletta fájlok segítségével érhetjük el. A vektoros objektumok esetében a szimbólum fájlok, amelyek a térképi jeleket tartalmazzák, leírják az adott objektum típusát, az egyes vonalak színét, vastagságát, a fontkészletet, ezek stílusát, méretét és színét. Minden egyes szimbólum fájl 256 jelet tartalmazhat, amelyeket 0-tól 255-ig terjedő 32

39 8. Térképi rétegek számskálával indexálunk. Mind a 4 típusú vektorállomány önálló azonosítót kap, amely önálló fájl kiterjesztéssel is rendelkezik. Ennek megfelelően a pont (.sm0), a vonal (.sm1), a poligon (.sm2) text (.smt). Mivel az IDRISI programcsomag felismeri az adott szimbólum típust, így általában ezeknek a használatakor a kiterjesztést nem kell alkalmaznunk. A raszteres képi fájlok esetében a grafikus megjelenítésért egy paletta fájl a felelős. Egy ilyen fájl 256 színt tud indexálni 0-tól 255-ig terjedő skálán, amelyben a vörös (Red), a zöld (Green) és a kék (Blue), tehát - az RGB színek kombinációit adhatjuk meg, ahol a fájl kiterjesztése (.smp) lesz. A vetületi rendszer paraméter fájl informálja a felhasználót az alkalmazott vetületi rendszerről, a fájl tartalmazza a vetítés módját, ellipszoid értékeit és annak különböző adatait. Ezen fájlok kiterjesztése (.ref) lesz. Az IDRISI program több mint 400 ilyen típusú fájlt tartalmaz. 33

40 10. fejezet - 9. Megjelenítő rendszer 1. Mint azt már a korábbiakban tárgyaltuk, az egyes térképi rétegek a földrajzi adatok elemi témáit tartalmazzák. Ezen rétegek kombinációival, ill. a megfelelő grafikus interpretáció segítségével állíthatjuk elő a tényleges térképet. Ezen térképi kompozíciók 32 rétegig tartalmazhatnak rétegeket. A térképi kompozíció egyes elemeit az IDRISI külön tárolja, azonban, hogy ne kelljen a felhasználónak minden esetben ezeket újra behívni és összeállítani, ezeket egy.map kiterjesztésű fájlban eltárolhatjuk. 2. Megjelenítés Kétféleképpen hívhatunk be a képernyőre új képeket, az egyik az ikonra történő kattintással, a másik a Display menü / Display Launcher modul segítségével. Az adott kép típusát kiválasztjuk, a fájl lista behívásával kiválasztjuk az adott képet. Meg kell határoznunk a színpalettát, az adott kép automatikus skálázott-e vagy nem (autoscaled), ill. különböző kiegészítőket is megadhatunk a térképi kompozíciók esetében, mint a cím, északi nyíl, a jelmagyarázat. Amennyiben vektorfájlt kívánunk megjeleníteni, a rendszer kérni fogja a fájlhoz tartozó adott szimbólum fájl nevét, amellyel a grafikus interpretációt akarjuk elvégezni. Egy térképi kompozíció esetében csak a fájl nevét kell megadni a kompozíciónak és ezután az már automatikusan megjelenik a képernyőn. 3. Paletta és szimbólumfájlok Egy új réteg megjelenítésekor a képmegjelenítő modul esetében meg kell határoznunk, hogy milyen paletta vagy szimbólumfájlt akarunk használni. A paletta és szimbólumfájlok a grafikus megjelenítést szolgálják egy 0-tól 255-ig terjedő számérték segítségével. Egy paletta fájl vörös, a zöld és a kék (RGB) színeinek bizonyos arányú keverését jelenti, míg egy szimbólumfájlban speciális tulajdonságot is jelöl (vonal vastagság, pont mérete, színe, stb.). Az IDRISI programcsomag egy standard paletta és szimbólumfájl beállítással rendelkezik, mindamellett a felhasználó saját maga módosíthatja, alakíthatja, illetve hozhat létre új paletta és szimbólum fájlokat a paletta és a szimbólumkészítő segítségével. Továbbá a Display Launcher ablak / Advanced Palette/Symbol Selection fülre kattintva, van lehetőségünk egyéni beállításokra, több mint 1300 paletta és szimbólum fájl segítségével. 34

41 9. Megjelenítő rendszer 4. Automatikus skálázás Az automatikus skálázás (autoscaling) segítségével hozhatunk létre a raszter rács pixelértékei és a képi paletta értékek között megfelelő kapcsolatot. Bár az alapbeállítás feltételezi a közvetlen kapcsolatot a kettő között, például egy 12-es értékű cella meg kellene feleljen egy 12-es palettaindex értéknek. Mindemellett az egyes raszteres képi fájlértékek nem mindig tartalmaznak a paletta indexeknek megfelelő egész értékeket (0-től 255- ig). Éppen ezért gyakran szükséges, hogy a két számskálát egymásnak megfeleltessük, tehát a paletta indexértékeket és a raszteres cella értékeit. Például van egy adott képi rétegünk, amely a hőmérséklet eltéréseket tartalmazza -7.2Co-től +4.6Co-ig. Ezen értékeket nem tudjuk közvetlenül a képernyőn megjeleníteni, mivel -7.2 értékhez nincs paletta index, ennek kezelésére nyújt megoldást a skálázás. 5. A térképi ablak beállításai A térképi ablak átméretezhető, áthelyezhető. Az ablak tartalmaz egy réteg keretet, azaz a térképi tartalom ezen a kereten belül jeleníthető meg. A keret mérete kettős kattintással módosítható, áthelyezhető a térképi ablakon belül. Néhány eszköz a térképi keret beállításait segíti, melyet az alábbi táblázat mutat be. 35

42 9. Megjelenítő rendszer Amint az IDRISI programban az első képet megjelenítjük, rögtön a látványszerkesztő - Composer dialógus ablaka is feltűnik a képernyőn, melynek segítségével a következő műveleteket lehet gyorsan elvégezni: Hozzáadni, ill. eltávolítani a különböző rétegeket a kompozícióból; Az egyes rétegek megjelenítési sorrendjét módosítani; Az egyes rétegekhez tartozó szimbólum, ill. palettafájlokat lehet módosítani, cserélni; Ideiglenesen lehet aktiválni, ill. kikapcsolni a különböző rétegeket; Be lehet állítani a réteg megjelenítési hatását (átlátszóság); Az aktuális térképi kompozíciót, mint egy térképi fájlt (.map) vagy képet (.bmp) lehet elmenteni; Az adott térképi kompozíciót ki lehet nyomtatni. Minden sor egy-egy layernek a nevét jelölni. A réteg névtől balra levő jel mutatja, hogy az adott réteg be van-e kapcsolva vagy nincs, a jobbra levő ikon jel pedig azt mutatja, hogy raszteres vagy vektoros rétegről van-e szó. A megjelenítés alól az első réteg kivétel, hisz a legelső réteg minden alkalommal látható. A réteg kikapcsolásával a réteg csak ideiglenesen tűnik el, amíg azt a felhasználó vissza nem hívja. Amikor új rétegeket hívunk be a látványszerkesztőbe, ezek egy automatikus sorrendet kapnak. Például általában a legutolsó lesz a legfelső réteg. Amennyiben több réteget alkalmazunk, ezek prioritását egyszerűen megváltoztathatjuk a bal egérgomb megfelelő rétegnévre kattintásával és a rétegnév mozgatásával a megfelelő prioritási sorrend helyére. Amennyiben a bal gombot a megfelelő helyen elengedjük, az adott sorrend automatikusan megváltozik. A composer ablakban lehetőség van a rétegek hatásainak beállítására. Első ikon a Blend műveletet végzi el, amikor a fedő réteg színeit az alsó réteg színeivel dolgozza össze.; A cián színű gomb 3D-s anaglif térhatású képek létrehozását segíti. A piros, zöld és kék gombok színes kompozit képet állítanak elő. Az utolsó gomb pedig az adat nélküli 0-s területeket teszi átlátszóvá, míg az adattal rendelkező rész a kiválasztott paletta színeivel jelenik meg továbbra is. 36

43 9. Megjelenítő rendszer Bármely réteg tulajdonságai, vagy dokumentációs információi megjeleníthetők, módosíthatók a Layer Properties párbeszéd ablakban. 6. A térkép beállítási lehetőségei A térképi ablakban megjelenő elemek beállítására szolgál a Composer / Map Properties lehetőség. A rétegeket tartalmazó elemen túl beilleszthető jelmagyarázat minden réteghez (alapbeállításként max. 20). Beállíthatjuk a referencia rendszernek megfelelő grid hálót, az északi irányt jelölő nyíl és a vonalas aránymérték tulajdonságait. Címet, feliratot, logót illeszthetünk be. Meg lehet adni a térképi elemek és a hátterének színét. Természetesen, ha egy hosszabb munkával egy megfelelő térképi kompozíciót összeállítottunk, annak eredményét szeretnénk lementeni. Egy térképi kompozíciót kapunk (.map) kiterjesztéssel. A mentés Composer ablak / SAVE - mentés ablakában történik. Egy másik lehetőség a kompozíciómentés ablakban, hogy az adott képi tartalmat képként a vágólapra vigyük ki, és bárhol beilleszthetjük, mint egyszerű képet. A harmadik lehetőség, hogy a dialógus ablakban az adott képi tartalmat egy bitmap térkép alakjában mentjük el. Ennek során egy windows (.bmp) típusú fájlt fogunk kapni. 37

44 9. Megjelenítő rendszer 7. Szimbólumszerkesztő A térképi rétegekhez egy kompozíció elkészítése során különböző szimbólumokat és paletta fájlokat rendelhetünk. Ezek a térképi szimbólumok különböző típusú jeleket tartalmaznak. Négy alapszimbólum típus létezik: a pont szimbólum fájlok, a vonal szimbólum fájlok, a poligon szimbólum fájlok és a szöveges szimbólum fájlok. Például egy szöveg szimbólum fájl, amely az adott objektum értékhez tartozik 5-ös értékű, ez jelölhet egy bold, italic, 10 point Times new roman betűt vörös színben. Ezeket a szimbólumfájlokat a szimbólumkezelővel (SYMBOL WORKSHOP) módosítani, illetve újat létrehozni. 38

45 9. Megjelenítő rendszer 8. Média lejátszó A Display menü/ Media Viewer opciónál van lehetőség videó készítésére és lejátszására, melyet egy kiválasztott raszter group (.rgf), vagy idősoros (.ts) fájl alkotóelemeinek egymásután történő betöltésével készít el a rendszer. A művelet eredményeként egy (.avi) multi-média fájl jön létre. 39

46 9. Megjelenítő rendszer 9. Interaktív műveletek Az egyik legfigyelemreméltóbb tulajdonsága a térinformatikának az interaktív képernyő-kezelési lehetőség, amelyet az IDRISI programcsomag is biztosít a felhasználó számára. Mozgatás és átméretezés: Az előzőekben tárgyaltaknak megfelelően, az összes térképi alkotórész (a rétegkeret, a cím, az azonosító stb.) mozgatható és átméretezhető. A mozgatást a bal gomb lenyomásával érjük el az adott térképi elem esetében, amelyet folyamatos vonszolással az adott helyre mozgatunk. Az átméretezés az adott térképi elemre a bal gomb kettős rákattintásával történik, ebben az esetben egy keret jelenik meg, amelyen különböző méretező gombok találhatóak. Ezek mozgatásával lehet az adott keretet növelni, ill. csökkenteni. Interaktív lekérdező mód: Az adott képi ablakban az egér mozgatásakor a legalsó sorban a képernyőn automatikusan megjelennek a kurzor X, Y koordinátái, ill. a sor- és oszlopértékek. Ezen túl szintén könnyen szerezhetünk információt az adott pixel értékeiről a raszteres képen belül, vagy az objektum azonosítóját vektor fájl esetén, ha aktiváljuk az interaktív lekérdező módot. A Composer ablak / Feature properties objektum tulajdonság móddal az adott pontra vonatkozó adatokat táblázatos formában is kilistázhatjuk, melyet a hozzá tartozó ikon segítségével is aktiválhatunk. 40

47 9. Megjelenítő rendszer A csoportos link lehetővé teszi, hogy a csoport - group fájl rétegein egyszerre végezünk nagyítás és mozgatás műveleteket. Ehhez a csoportban lévő rétegeket külön-külön térképi ablakban kell megnyitni. Az ikon bekapcsolásával aktív lesz a link és bármely térképi ablakban végzett nagyítási vagy mozgatási művelet végbemegy a többi rétegen is. Az ikon újra megnyomásáig aktív marad a beállítás. A Placemark hely megjelölő ikon segítségével egy aktuális térképi nézet elmenthető, azért hogy a munka során bármikor visszatérhessünk erre a nézetre. Egy réteg nézetének beállítását követően az ikonra kattintva a térkép tulajdonságokat tartalmazó ablak ugrik fel, ahol az Add current view as a new placemark gomb 41

48 9. Megjelenítő rendszer lenyomásával az adott nézetnek nevet adhatunk és elmenthetjük. A réteg nézetének megváltoztatása (nagyítás, átmozgatás) után, ha vissza szeretnénk térni az előző állapotra akkor ismét behívjuk az ablakot, kijelöljük a kívánt nézet nevét és a Go to Selected Placemark gombra kattintva ismét visszatérhetünk a beállított nézetbe. Van lehetőség távolság és kör alakú zóna sugarának és területének a mérésére. Mindkét esetben az eszköz aktiválása után a térkép egy pontjára kattintva, az egér bal gombjának folyamatos lenyomva tartásával és a kívánt irányba történő mozgatásával a mért érték azonnal leolvasható lesz. A mérő ikon ismételt megnyomásával kapcsolhatjuk ki a műveletet. Egy másik nagyon fontos interaktív képessége az IDRISI programcsomagnak a képernyőn történő digitalizálás. A művelet három digitalizálással kapcsolatos gombhoz kapcsolódik. A képernyőn történő digitalizáláshoz először győződjünk meg arról, hogy az adott rétegünk, amelyen digitalizálni akarunk aktív-e, majd klikkeljünk a digitalizálási gombra. Először is egy dialógus ablak fog a képernyőn megjelenni, ahol az alkalmazandó vektorréteg paramétereit kell megadni (név, ill. a digitalizálandó objektum típusa - pont, vonal, poligon). Itt továbbá meg kell adnunk digitalizáláshoz az adott objektum azonosítóját (ID). Ez az (ID) érték bármilyen pozitív egész szám lehet. Miután a digitalizáláshoz dialógus ablakot kitöltöttük, és az OK gomb lenyomásával a parancsot elküldtük. A digitalizáláshoz a bal egérgombot kell használnunk, amelynek segítségével az objektum kereteit körbejárjuk. Formálisan tényleges digitalizálást végzünk, tehát minden egyes objektum digitalizálásának végeztével ezt a jobb egérgombbal kell jeleznünk. Az adott objektum típust le kell zárni a jobb egér gomb lenyomásával. Az első objektum lezárása után aktívvá válik az objektum törlésére szolgáló és a mentés ikon is. 42

49 9. Megjelenítő rendszer Amennyiben egyszer már a jobb egérgomb lenyomásával egy objektumot befejeztünk, további objektumokat is digitalizálhatunk ugyanabban a vektorrétegben, ha meggyőződünk arról, hogy az adott réteg aktív, illetve a digitalizálási ikont is aktiváltuk. Ebben az esetben, a dialógus ablakban újra ki kell tölteni az új objektum megfelelő objektum azonosítóit. A művelet befejezése után OK gombbal küldhetjük el a parancsot. Amennyiben az adott vektorrétegben valamennyi objektum digitalizálását befejeztük, a mentés ikon aktiválásával menthetjük le az adott réteget. Gyakran előfordul, hogy az adott objektumot a digitalizálás során elrontottuk, ebben az esetben a törlés -DELETE funkciót kell használnunk. Az ikon aktiválásával lehet a legutolsó objektumot törölni a fájlból, de csak abban az esetben, ha már előtte elmentettük azt. 43

50 9. Megjelenítő rendszer 44

51 11. fejezet Az IDRISI program moduljai 1. Ennek a fejezetnek a célja, hogy az IDRISI program a moduljainak felépítéséről, ill. az egyes menük szerkezetéről egy rövid áttekintést adjunk. Az IDRISI program fő menüje 9 fejezetre osztható, mindegyikről részletesen írunk az alábbiakban. A menükön végigmozgatva a kurzort egyes menük alatt egy újabb almenü tűnik fel a képernyőn. A nagybetűvel írt menürészek használhatóak az IDRISI makróinak elkészítésekor. 2. Fájl menü Ebben a menürészben kell megadni azokat a beállítási parancsokat, amelyek az IDRISI program problémamentes futtatásához szükségesek. Az IDRISI Explorer almenüben kell beállítani az adatelérési útvonalakat a különböző könyvtárak esetén, valamint a fájlok kezelésére szolgál. A Collection Editor almenü a csoportfájlok létrehozására szolgál. A Create TSF modul index és idősoros képfájlokat állít elő. Az IDRISI moduljait futtathatjuk makró módban a Run Macro almenü segítségével. A következő utasítás a közvetlen parancs (ShortCut) mód be és kikapcsolása. A program megnyitásakor az eszköztár végén található dialógus ablakban lehet begépelni az elérni kívánt modul nevét, vagy egy listáról lehet kiválasztani az egér gomb kattintásával az adott menüt. Ez különösen hasznos akkor, ha az adott menü nevére emlékszünk, de a programon belüli elhelyezkedésére már konkrétan nem. A preferenciák (User Preferences) parancs lehetővé teszi néhány megjelenítő paraméter beállítását a felhasználó számára. Például állandó output fájlnevek beállítását, nyelvezet beállítását, ill. a felhasználó által meghatározott programok futtatását az IDRISI programon belül. Az Import és Export almenük további 4 csoportra oszthatóak a fájl formátumoknak megfelelően. Az IDRISI programcsomag számos szoftver specifikus fájl típust támogat, erre példa a 43. ábrán látható. Az általános konverziós eszköz (General Conversion Tools), lehetővé tesz az IDRISI programcsomaggal kompatibilis különböző fájlkombinációk használatát. A következő az USA adatformátum, melyben az Amerikai Egyesült Államokban használt általános adatformátum cserét teszi lehetővé. A harmadik csoport az általános adatformátum (Desktop Publishing Formats), mely lehetővé teszi az általános grafikus adatformátumok cseréjét a különböző szoftverek között. A negyedik csoport a szoftverspecifikus adatformátum (Software-Specific Formats), melybe azok az import fájlok tartoznak, amelyek számos térinformatikai programcsomagban megtalálhatóak. Az IDRISI File Conversion (16/32) almenü a korábbi 16 bites formátumból a jelenlegi 32 bites formátumúvá konvertálja az IDRISI korábbi verziójának fájlait. 45

52 10. Az IDRISI program moduljai 3. A Display menü - Megjelenítés A képmegjelenítő (DISPLAY Launcher) a leggyakrabban használt képernyő menü az IDRISI programban, amely lehetővé teszi a felhasználó számára, hogy már meglevő kompozíciókat vagy új kompozíciók készítéséhez a raszteres vagy a vektoros réteget megjelenítsük. A következő az ortografikus megjelenítés (ORTHO) lehetővé teszi a felhasználók számára a perspektivikus 3D megjelenítést, mely elsősorban digitális terepmodellek megjelenítése szempontjából rendkívül hasznos. Itt lehetőség van egy takaró kép alkalmazására a perspektivikus modellen, amely az alap digitális terepmodell drótvázára egy raszteres képet fog felilleszteni, természetesen, ha a két képnek, tehát a digitális terepmodellnek és a raszteres takaró képnek a vetületi rendszere és felbontása megegyezik. A Fly Through almenü egy interaktív 3D-s szimulációs mozgás megjelenítő, mely OpenGL technológiával működik. A MediaViewer egy bemutató készítő, mely (.avi) videó fájlt készít egy group fájl képeiből. A szimbólumkezelő (Symbol Workshop) alkalmazásával létrehozhatunk, ill. módosíthatunk szimbólum és palettafájlokat a rétegek számára, ahol ezek grafikus interpretációját javíthatjuk (méret, szín, alak stb.). A COMPOSITE almenüben 24 bites színes kompozit kép állítható elő 3 sáv felvételeiből. A SEPARATE almenü RGB elemekre bontja a színes 24 bites kompozit képet. Az ILLUMINATE egy domborzatárnyékolt képkészítő lehetőség. A hisztogram (HISTO) egy gyakorisági eloszlási hisztogramot jelenít meg az egyes cellák értékeiről, ezen túl a hisztogrammal kalkulálhatjuk az adott cellaértékek szórását és átlagát is. A hisztogram mind grafikus, mind numerikus formában megjeleníthető és kinyomtatható a felhasználók számára. A képjavítás (STRETCH) menü az adott kép előkészítését szolgálja egy jobb megjelenítés érdekében. Ennek segítségével lehet a kép kontrasztosságát, ill. a vizuális értékelhetőségét javítani. Három alap képjavítási funkciót ajánl fel. Ez a lineáris, a lineáris képtelítéssel, ill. a hisztogram kiegyenlítés segítségével. 46

53 10. Az IDRISI program moduljai 4. GIS Analysis Térinformatikai elemző menü Minden térinformatikai rendszer lelkének ezt a menürészt tekinthetjük. Az elemző 9 almenüre osztható az IDRISI programban. A Database Query adatbázis lekéredző almenü, a legalapvetőbb térinformatikai eljárás, mely további 16 almenüt tartalmaz. Az újraosztályozó (RECLASS) modul segítségével az input kép értékeit újra tudjuk osztályozni a felhasználó által megadott újraosztályozási szempontok alapján. Az átlapolás (OVERLAY) művelet mindig két raszteres képpel végzett térbeli művelet, amelynek eredményeként egy raszteres outputképet kapunk. Az átlapolás során kilencféle lehetőségünk van a műveletek elvégzésére. Ezek közül a leggyakoribb a szorzás, ill. a maximumok keresése. A legtöbb esetben logikai (Boolean) raszteres képeket használunk, amelynek az értékei 0 vagy 1. Ebben az esetben a szorzás megfelel a logikai és (AND) vagy a metszett (INTERSECTION), míg a maximum keresése megfelel a logikai vagy (OR), ill. az unió (UNION) halmaz műveletnek. Az adat-összehasonlító (CROSSTAB) két térképi réteg adatait tudja összehasonlítani. Az eredmény réteg tartalmazni fogja az összes egyedi kombinációra az egyedi értékeket, amelyet az összehasonlítás tartalmaz. A két input rétegről összehasonlító statisztikát is készíthetünk az adat-összehasonlító segítségével. A szerkesztő (Edit) az IDRISI programban egy szövegszerkesztő használatát teszi lehetővé, amelynek segítségével például értékfájlokat tudunk előállítani az osztálymódosító (ASSIGN) modul számára. Az értékfájlban a baloldali oszlop az eredeti raszteres képi fájl adatait tartalmazza, míg a jobboldali oszlop a módosítani kívánt értékeket fogja tartalmazni. Minden olyan érték, amelyet az értékfájl nem tartalmaz, automatikusan 0 értéket vesz fel. Az eredeti értéknek egész számnak kell lenni, habár a módosítandó érték már lehet valós szám is. Az EXTRACT modul segítségével egy statisztikai összesítőt tudunk létrehozni az input kép által meghatározott objektumokról. Ezek a következők lehetnek: a minimum-maximum, az összeg, az átlag, a sorrend, a szórás és a mintaszórás. Az eredményt el lehet menteni, mint egy szakadat értékfájlt, vagy pedig egyszerű szöveges táblázatként. A BREAKOUT modul speciális Boolean térképeket készít az input fájl minden egyes kategóriájához. A hisztogram (HISTO) egy képi fájl értékeiből állít elő hisztogramot. A hisztogram egyaránt lehet grafikus vagy numerikus megjelenítésű és kinyomtatható. A terület (AREA) egy olyan output fájlt hoz létre, amelyben a pixelek az egységek területének az értékét veszik fel. Ugyanezt táblázatos formában is meg lehet jeleníteni. A kerület (PERIM) egy olyan új képi fájlt hoz létre, ahol a pixelek ugyanazt az értéket veszik fel, mint az eredeti azonos objektum osztályba tartozó objektumok kerületei. Természetesen itt is az értékeket táblázatos formában is meg lehet jeleníteni. A metszet (PROFILE) segítségével egy térbeli metszetet hozhatunk létre, amely informálja a felhasználót az adott képen készült lineáris metszet értékeiről a térben, vagy ugyanannak a helynek az idősorozatáról készített képek értékeinek változásáról az időben. A lekérdezés (QUERY) menü segítségével a pixelekről kivonatot készíthetünk egy képi fájlformátumba különböző statisztikai elemzések számára. Ez a képi fájlformátum nem megjeleníthető a képernyőn. Haszna elsősorban akkor van, amikor különböző nem térbeli statisztikai elemzéseket, például hisztogramot akarunk készíteni, vagy egyéb táblázatkezelő statisztikai programokhoz készítünk elő feldolgozást. Az átosztályozó (PCLASS) egy alternatívája lehet az újraosztályozó menünek (RECLASS) mikor a dokumentációs fájlban hibás mezőket használtunk. Amikor ezt a menüt futtatjuk, a menü egy valószínűségi küszöbértéket fog jelezni, amelyben a felhasználó számára értékeli, hogy valamennyi pixel esetében ezt a küszöb értéket egy bizonyos valószínűségi szinten az adott adattartalom túllépte-e vagy nem. Ez a valószínűségi érték 0 és 1 között lesz. Az újraosztályozást ezután lehet használni annak a meghatározására, hogy melyek azok a területek, amelyet az adott raszteres réteg legtöbbet vagy legkevesebbet használ ennél a valószínűségi értéknél. Adatbázis kezelő (Database Workshop) menüt lehet használni az adatok lekérdezésére az adatbázis fájlból. Az eredményeket kapcsolhatjuk a különböző képi vagy vektoros fájl azonosítókon keresztül az objektumokhoz, a már említett kiválasztás, ill. újraosztályozás menük és az adatbázis kapcsoló segítségével. Az adatbázist új mezőkkel bővíthetjük, különböző szűrőfunkciókat alkalmazhatunk, amelyek logikailag egyenértékűek a térképi átfedés, ill. az átosztályozási funkciókkal. Mindkettő, tehát a 47

54 10. Az IDRISI program moduljai kalkuláció, ill. a szűrő funkció is egyaránt támogatja a SQL lekérdező nyelvet az adatbázis kezelőben. Az Image Calculator egy interaktív matematikai modellező eszköz, ahol a modellen a teljes algebrai műveletsort alkalmazhatjuk. A Matematikai műveletek almenüje (Mathematical Operators) a raszteres rétegek számára egy olyan matematikai eszköztárat biztosít, amelynek segítségével a teljes térképi algebrai műveletek elvégezhetőek. A térképi átlapolás (OVERLAY) olyan matematikai műveletet jelent, amelyet két raszteres réteg között végzünk. A művelet eredményeként egy egyszerű output raszteres réteget kapunk. A skalárral (SCALAR) végzett művelet, a térképi átlapolással ellentétben nem két kép között, hanem egy állandó (konstans) és egy térképi réteg közötti aritmetikai műveletet jelent. Ezek a műveletek lehetnek: összeadás, kivonás, szorzás, osztás és hatványkitevős műveletek. A képi réteg valamennyi cellájára érvényes az adott skalárral történő matematikai művelet. Például egy exponenciális műveletnél az eredményréteg tartalmazni fogja az eredeti cellaértékek minden egyes cellájának a négyzetes értékét. Ez a modul rendkívül hasznos például regresszió analízis elemzése során. A matematikai függvények (TRANSFOR) művelet lehetővé teszi egy egyszerű raszteres réteg szakadatainak a matematikai transzformációját. Ezek a transzformációk a következők lehetnek: természetes alapú logaritmus, inverz logaritmus, logaritmikus transzformáció, reciprok érték, négyzetre emelés, négyzetgyökvonás, abszolút érték és valamennyi szögfüggvény operáció. Ennek megfelelően például a logaritmikus transzformáció eredményeként egy olyan output réteget kapunk, ahol a cellák értékei az eredeti input réteg valamennyi cellájának a természetes alapú logaritmus értékei lesznek. Az Image Calculator egy interaktív matematikai modellező eszköz, ahol a modellen a teljes algebrai műveletsort alkalmazhatjuk. A távolság (DISTANCE) modul segítségével kiszámíthatjuk a tényleges euklédeszi távolságokat minden cella és a hozzá legközelebb eső cél cella között egy rétegen belül. A távolságszámítás során a rendszer azt a beállított referencia egységet veszi figyelembe, amelyet az adott réteg esetében a környezet fájlban megadtunk. Ennek értékét a dokumentációs fájl megtekintésekor ellenőrizhetjük. A gömbfelületi távolság (SPDIST) egyenlő lesz az előző modulban számolt értékekkel, kivétel abban az esetben, hogy ha a referencia rendszer gömbi távolságokra (szögek vagy ívek) vonatkozik. Ebben az esetben a modul a felszíni távolságokat gömbi távolságokra kalkulálja ki, gömbi háromszögelés alapján. Ellenállási távolság (COST) modul egy távolság/szomszédság felszínt számít ki, ahol a távolságot a legkisebb költségigényű távolságként értelmezhetjük egy adott ellenállási felületen mozogva. Nem mindegy például, hogy lejtő irányába vagy lejtő irányával ellentétesen mozgunk az adott domborzati felszínen. Nyilván az adott helytől viszonyítva a lejtő irányával ellentétes mozgás nagyobb költségigényt jelent. Az ellenállási távolsági modul használatához szükségünk van a célobjektumokat és az ellenállási felületet tartalmazó raszteres képre. A puffer (BUFFER) 48

55 10. Az IDRISI program moduljai bármilyen objektum körül puffer zónát képez. Az ellenállási szintfelület (VARCOST) modul egy olyan költség felszínt hoz létre, ahol a mozgáshoz szükséges energiát írják le. Mint említettük nem mindegy az energiafelhasználás szempontjából, hogy a lejtő irányába, vagy lejtővel ellentétes irányban mozgunk az adott felszínen. Az ellenállási felszín leírásához szükség van egy képpárhoz, amelyből az egyik az ellenállás nagyságának raszteres képe, a másik az ellenállás irányának a raszteres képe, és ezt kiegészítendő még szükségünk van az adott objektumok raszteres képére is. A következő modul a terjedési távolság (DISPERSE). Hasonló az előző ellenállási szintfelületek modellhez, azonban itt a mozgás modellezése nem az erő alapján történik. Például egy adott növény pollenje egy adott tájképen keresztül a szél irányától és eredőjétől függően tud mozogni. A vizsgálathoz az erő nagyságát és irányát leíró raszteres kép szükséges, valamint az objektum raszteres képe, mint inputfájlt. Az ellenállás (RESULTAN) egy erővektort hoz létre (mint annak a nagysága és iránya) két input erővektor raszteres képpárból. Ez használható olyan esetben, amikor két erőforrást is felhasználunk az ellenállási felszín kialakításánál vagy az ellenállási szintfelület vagy a terjedési távolság modulok elő feldolgozásához. Az ellenállási erővektor (DECOMP) utasítás egy erővektort, mint annak nagyságát és irányát jelző képpárt szétválaszt X és Y képi komponensekre, illetve X és Y képkomponensekből egy erővektor képpárt tud létrehozni. Az útvonal (PATHWAY) modul a legkisebb költségű távolságot határozza meg, mintegy útvonalat egy vagy több pont között, amelyet az ellenállási távolság vagy az ellenállási szintfelület vagy a terjedési távolság modulok által létrehozott költségfelszínen történő útvonalként határoz meg. Az allokáció (ALLOCATE) egy térbeli allokációt hoz létre a távolság vagy a költség-távolság raszteres képek alapján, amelyet a távolság, az ellenállási távolság, az ellenállási szintfelület vagy a terjedési távolság modulok eredményeként kaptunk. Az áthelyező RELOCATE modul a minimális távolság alapján egy képen belül mozgatja át egy cél képnek megfelelően. A THIESSEN-féle interpolációs modul olyan poligonokat hoz létre szabálytalan elhelyezkedésű térbeli pontok körül, ahol ezek a poligonok az egyes pontoktól egyenlő távolságokra lesznek. Így minden egyes képegység a hozzá legközelebb eső ponthoz tartozik az adott poligonon belül. Az elemző menü eszközkészlete tartalmaz 4 szomszédossági műveletet. Ezekben a szomszédossági műveletekben mindegyik output kép minden egyes cellájának értéke az eredeti cellaértéktől és az azt körülvevő 8 szomszédos cella értékétől függ. A felület (SURFACE) modul segítségével egy cella és az őt körülvevő cellák értékeit hasonlíthatjuk össze, melynek segítségével mind a lejtő, mind a kitettség értékek a raszteres képre kiszámíthatóak. Ez digitális terepmodellként (Digital Elevation Model - DEM, vagy Digital Terrain Model - DTM) ismert. A felület modul az egyes cellák és szomszédaiknak a magassági értékeit hasonlítja össze, a lejtő kategóriák alapján kalkulálja ki a középső cellaérték magasságát, ugyanúgy a kitettség értékét is (a maximális lejtő irányát). Ez később kifejezhető, mint - azimut szögérték (egy szög, melyet az északi iránytól az óramutató irányába mérünk). A felület modul szintén használható abban az esetben, ha az egyes domborzati értékeket árnyékolni akarjuk, amely technikát analitikus domborzati árnyékolásnak is neveznek. A szűrő (FILTER) leggyakrabban a képfeldolgozási műveletekben és a földrajzi elemzések során használt modul. A szűrő modul egy új raszteres képet hoz létre, új kalkulált értékek segítségével, amelynek során az eredeti cellaérték és az őt körülvevő közvetlen szomszédos pixel értékét használja fel. A legegyszerűbb szűrő művelet az átlagszűrő, amelyben az új érték az eredeti cella és a szomszédos cellák átlagos értéke lesz. A művelet eredménye egy olyan raszteres kép, amely simítottabb mint az eredeti kép. Az átlag szűrőértéket nagyon gyakran használhatjuk interpolációs művelet eredményeként kapott értékek simítására. Szintén általánosan használt az a szűrőtípus, amelyben a központi pixelt körülvevő 3 pixel x 3 pixel (vagy 5x5; 7x7) egységes szűrőmátrixot alkalmaznak, mely az egyes értékektől függően rendkívül eltérő eredményeket tud adni. Általánosan használt kis területeknek az eltüntetésére, vagy a vektoros poligonok raszteres átalakítása után az egyes poligonok közötti forgácsok 49

56 10. Az IDRISI program moduljai eltüntetésére. A szűrőmodul a különböző szűrőtípusok tervezésének számos változatát teszi lehetővé a felhasználó számára, illetve teljesen új szűrőtípusokat is lehet tervezni. A minta (PATTERN) modul szintén egy 3 x 3; 5x 5; 7x7 -es mezőt használ, melynek eredményeként gyakran használt mezőterületeket lehet megmérni, például tájkép ökológiai alkalmazások során mérhető a relatív gazdagság, szórás, osztályba sorolás. A textúra (TEXTURE) modul variabilitást számít 3x3; 5x5; 7x7 pixel minta használatával, ezek a töredékek távolsága, osztály gyakoriság, él elemzés és egyebek. A csoport (GROUP) művelet segítségével a raszteres kép egyes pixelcsoportjait különböző attribútum értékekkel láthatjuk el. Az egyes csoportok számozása folyamatos lesz. Ennek például olyan esetben van haszna, amikor az eredeti raszteres képen lévő azonos pixelcsoportokat különböző azonosító értékekkel akarjuk ellátni. Például egy vegetációs képen a különböző vegetációs típusoknak más-más azonosító értéket, attribútum értéket kívánunk adni. A látómező (WIEWSHED) menü segítségével meghatározhatjuk azokat a cél képegységeket, amelyeket egy adott irányból és magasságból a szemlélő láthat, illetve nem láthat a domborzati akadályoktól. A vízgyűjtő (WATRSHED) kiszámítja azokat a pixel értékeket, amelyek a vízgyűjtő területéből egy vagy több cél pixelhez tartoznak. Ennek meghatározása érdekében a cél képegységek értékeit ki kell terjesztenünk a szomszédos képegységek értékeire, olyan értelemben, hogy azok lejtőviszonyai megengedik-e a víznek a cél képegységek irányába történő mozgását. Ez a folyamat kiszámítása egészen addig tart, míg az adott vízválasztókat a menü ki nem jelölni. Az ellátottság (HINTETLAND) meghatározza azt a területet, amely egy központi pont körül meghatározó az ellátás szempontjából. Ennek érdekében két térképi réteget kell megadnunk, az egyik az ellátási térkép, a másik a pontot tartalmazó szükséglet térképe. A menü segítségével megvizsgálhatjuk az adott szükségleti pont körüli ellátottság vagy ellátatlansági térkép egyensúlyát. Az eredményként kapott raszteres kép képegységeiben a pozitív érték az ellátási felesleget, a negatív érték a hiányt, a nulla érték az egyensúlyi értéket jelenti az igény és a szükséglet között. A PIXEL LOCATION egy új képet hoz létre, mely megmutatja a cellák X és az Y koordinátáit a középpontból kiindulva. A statisztika lehetőséget nyújt a különböző számcsoportok leírására, elemzésére. Az IDRISI statisztikai almenüje mind a tradicionális statisztikai, mind a speciális geostatisztikai rutinok elvégzésére lehetőséget biztosít. A hisztogram (HISTO) talán a leggyakrabban használt utasítása ennek a csoportnak, melynek segítségével az egyes képegység értékének gyakorisági hisztogram értékeit határozhatjuk meg az adott raszteres képre vonatkozóan. A kiválasztás (EXTRACT) menünév abból a tényből származik, hogy ennek segítségével speciális objektumokra adatokat tudunk kiválasztani. Az objektumot a saját belső egész számú azonosítóján keresztül egy objektum meghatározó fájlban kell leírni. A minta (PATTERN) modul szintén egy 3x3; 5x 5; 7x7 -es mezőt használ, melynek eredményeként gyakran használt mezőterületeket lehet megmérni. A COUNT modul egy Boolean képből kiszámítja a relatív gyakoriság valószínűség felszínét. A regresszió (REGESS) egy regresszió analízist végez el két raszteres kép vagy két értékfájl (függő és független változó) között. Az eredmény egy trendvonalat tartalmaz, ill. az egyes pontok szórását a vonal körül, továbbá táblázatos formában a korrelációs együtthatót és néhány statisztikai teszt értékét. Ez a művelet rendkívül fontos a változások elemzése során, éppen ezért ez szintén megtalálható a változás/idősor elemzés almenüben is. A MULTIREG modul többváltozós regressziós elemzést végez egy függő és több független változó között. A LOGISTICREG logikai regressziós elemzést végez egy függő és több független változó között. A MULTILOGISTRICREG többtagú logikai regressziós elemzést végez egy képen, ahol a függő változó több kategóriás. A trend (TREND) menü számítja ki az egyes pixelértékek és ezek pozícióinak kapcsolatát egy képen belül. Három regressziós függvénytípust használ: a lineáris, a négyzetes és a köbös. A trend menü nagyon gyakran használt abban az esetben, amikor azt akarjuk meghatározni, hogy egy kép attribútum érékei között vajon van-e valamilyen szignifikáns térbeli trend. Például valamely adatsor arról informál bennünket, hogy valamely régió falvaiban bizonyos betegség terjedt el. A trend menüt használhatjuk ilyen esetben annak a meghatározására, hogy ez trendszerűen fordul elő, azaz a betegség terjedési folyamatának van-e valamilyen térbeli iránya, amit izolálni lehet. Az összefüggés meghatározására a trend menü interpolálja a teljes adatfelszínt. A trend menü szintén 50

57 10. Az IDRISI program moduljai használható, mint egy generalizációs rutin, amelyben a komplex felszínt egyszerű trend vonalakra tudjuk lebontani. A trend menü szintén használható felszíni pontadatokból történő interpolációs során, éppen ezért ez a menü az adatbevitel és a felszíni interpoláció almenüben is megtalálható. Az autókorreláció (AUTOCORR) szintén az egyes térbeli jellemzők elemzésére szolgál. Az autókorrelációs menü segítségével meghatározhatjuk a Moran-féle I statisztikai próbát. A felhasznált teljes raszteres kép is elemezhető, illetve egy kiválasztott alterülete is a képnek, mint egy képi maszk fájl. A felhasználó választhat az autókorreláció kalkulációja során egy 4-es pixelszomszédság (mint a sakkban a bástya mozgási irányai), vagy egy 8-as közvetlen pixelszomszédság (mint a sakkban a király lehetséges mozgásirányai) között. Az autókorrelációs statisztikai műveletek lényege, hogy a szakadatok térbeli függetlenségének vizsgálatát el tudjuk végezni. Az eloszlás (QADRAT) menü egy minta pontkészletre alkalmazott másodfokú elemzési technika. A pont minta lehet térben meghatározott eloszlású randomizált, vagy klaszterezett. A menü eredményeként meg tudjuk határozni a három alternatív minta szórás/átlag arányát. Szintén a menü jelzi a pontkészlet sűrűségét is. A közép (CENTER) egy pontkészlet és annak standard sugara által meghatározott közép átlag (súlyozott vagy súlyozatlan érték) értékeit tudja meghatározni. A középet úgy értelmezhetjük, mint egy gravitációs központot a pontok számára, ahol a standard sugár analóg a standard szórással nem térbeli adatok esetében. Ezt olyan esetben lehet jól használni, amikor a pontok térbeli elhelyezkedését akarjuk megmérni az összes lehetséges ponthelyre vonatkozóan. Az arány (CRATIO) a térbeli karakter meghatározására szolgál, megmérve a definiált poligonok tömörségi viszonyait. Ez a statisztikai elemzés olyan esetben érdekes, amelynek során valamely jelenség pontosabb meghatározását kívánjuk elérni. Például egy talajhasználati rendszeren belül a termőföldek elhelyezkedésének térbeli tömörségét, megmérve a termőföld poligonok terület/kerület arányát egy körhöz viszonyítva (mint a legtömörebb poligon típus). Az adat-összehasonlító (CROSSTAB) két térképi réteg adatait tudja összehasonlítani. Az eredmény réteg tartalmazni fogja az összes egyedi kombinációra az egyedi értékeket, amelyet az összehasonlítás tartalmaz. A VALIDATE specializált Kappa értéket számít, amely különbséget tesz mennyiségi és a helyzeti hibák, valamint két minőségi adattal rendelkező térkép között. ROC (Relative Operating Characteristic) modul egy kiváló módszer a modell validitásának megállapítására, használható a modellezett valószínűség kép és a jelenlegi állapot képének összevetésére. A mintavektor (SAMPLE) modul egy pont típusú vektorfájlt fog eredményezni a szisztematikus, a véletlenszerű, ill. rétegzett véletlenszerű mintavételi eljárásokhoz. Ez a modul olyan esetekben hasznos, amikor a térbeli mintavételezési technikákat akarjuk pontosítani. A random (RANDOM) egy rendkívül hasznos szimulációs megoldás. A modul során egy olyan speciális dimenziójú új képet kapunk a randomizált értékekre, amely mindkettő, tehát az egyenes vonalú normál, vagy a longnormál eloszlásnak is megfelel a felhasználó által meghatározott átlag vagy standard szórás szerint. Ezt olyan esetben használhatjuk jól, amikor például a vizsgált jelenségek valószínűségét egy leíró valószínűségi felszínnel akarjuk meghatározni. A random modul szintén használt a hibaelemzésben, éppen ezért megtalálható az elemzés/döntéshozatal almenüben is. A normális (STANDARD) a képértékek standard konverziójára használható, melynek során az inputkép minden egyes pixelértékének átlagát osztjuk a kép standard eloszlásával. Néha az egyes képek összehasonlítása megkívánja, hogy a képi értékeket standardizáljuk, ilyen esetben a modul alkalmazása kívánatos. Az SPLUSIDRIS almenüben az IDRISI és a S-PLUS szoftverek között importálhatunk és exportálhatunk képeket és adatokat. A STATIDRIS almenüben az IDRISI és a Statisztika szoftverek között importálhatunk és exportálhatunk képeket és adatokat. 51

58 10. Az IDRISI program moduljai A térinformatika egyik lényeges alkalmazási területe a döntés előkészítés és a döntéstámogatási rendszer. Az IDRISI különösen mély elemzési lehetőséget biztosít a többcélú, több feltételt figyelembe vevő erőforrás elosztási döntéstámogatási rendszerek esetében. A Decision Wizard almenü egy automatizált asszisztens, amely lehetőséget biztosít a WEIGHT, MCE, RANK és MOLA műveletek használatára. A súlyozás (WEIGHT) modul segítségével egy képpár reciprok összehasonlító matrixának legjobban illeszkedő súlyait tudjuk kiszámolni a főkomponens vektorokra vonatkozóan és ezen faktoroknak a többtényezős feltétel rendszerének értékelését összehasonlítva minden más faktorral. Ez információt ad arra vonatkozóan, hogy a folyamatban hol sikerül megoldást találni, illetve hol hiányoznak a megoldási feltételek. A faktorsúlyok összesített összege az 1-es értéket nem haladhatja meg. Ezeket a kalkulált faktorsúlyokat azután a többtényezős értékelési eljárások során az alkalmassági képek megalkotására tudjuk használni. A többtényezős értékelés (MCE) modul segítségével a faktorképek súlyainak lineáris kombinációival egy több tényezős feltétel rendszerértékelést tudunk végrehajtani. Minden standard faktorképet felszorzunk ezek súlyával, majd az eredményeket összegezzük. Végezetül Boolean logikai layereket alkalmazunk a térképi átfedések szorzási műveleteiben. A sorrend (RANK) a raszter képek celláinak értékeit sorba rendezi. Ezt a műveletet opcionálisan egy másik raszteres kép pixel értéksorrendjéhez is lehet kötni. Mind az első, mind a másodlagos sorrend lehet emelkedő vagy csökkenő sorrendiségű. A művelet eredményét, ahogy azt annak idején az átosztályozási műveletben az egytényezős döntéshozatal esetén optimalizálási folyamatokban lehetett használni, a sorrend modul eredményét a többcélú optimalizálási folyamatokban használhatjuk megfelelően. A többtényezős talaj allokáció (MOLA) modul egy többtényezős talaj allokációs rutin. Az előző sorrendi modul megoldásaként kapott input térképeket a többtényezős talaj allokációs modul segítségével egy alkalmazhatósági talajtérképi sorrendbe állíthatjuk. A művelet során egy heurisztikus döntés segítségével oldhatjuk meg a konfliktusokat, az egyes célok súlyait a felhasználónak kell definiálni. A normalizálás (STANDARD) egy raszteres kép standardizálását tudja elvégezni. Ez a típusú művelet abban az esetben hasznos, amikor egy normalizált, több feltételrendszerű képet azonos értékskálára akarunk hozni egy másik hasonló képpel, melynek eredményeként ezeket kombinálhatjuk a többtényezős értékelési vagy a többtényezős választási modulokban. A fuzzy (FUZZY) modul segítségével a Boolean - féle logikai rétegekkel ellentétben olyan valószínűségi értékeket állítunk elő, ahol 0 és 1 közötti bármely értéket felvehet a valószínűség, és ezeket a valószínűségi értékeket három függvényalakkal írhatjuk le a modulban, ezek a következőek: szigmoid, j- alakú és a lineáris. Mindegyik függvény lehet monoton növekvő, monoton csökkenő, szimmetrikus és aszimmetrikus. Az előbbiek miatt ez a modul széles körben használt az átmeneti osztályközök elemzésére. Ezen kívül szintén elemezhetőek olyan funkciók, mint a CON- koncentráció, a DILhígítás, az AND- és az OR -vagy funkciók, amelyeket az átalakítás, ill. a térképi átfedés modulokban lehet használni. A COUNT modul egy Boolean képből kiszámítja a relatív gyakoriság valószínűség felszínét. A többtényezős választás (MDCHOICE) modul segítségével oldhatjuk meg a különböző egymással versengő vagy 52

59 10. Az IDRISI program moduljai látszólag ellentmondó céloknak megfelelő legkevésbé konfliktusmentes ideális pontok helyét. A többdimenziós döntéshozatali térbeli tengelyeket eltérő súlyértékekkel és minimális elfogadhatósági értékekkel láthatjuk el. A bemenő input képeket normalizálni kell a normalizálási vagy a nyújtási modul segítségével, mely utóbbinál javasolt a hisztogram kiegyenlítési folyamat választása. Az átosztályozás (PCLASS) modul értékeli annak a valószínűségét, hogy mely cellák értékei haladták meg azt a speciális határértéket, amelyet a legkisebb négyzetek eltérési hibáinak elemzésekor megállapítottunk az input térképek számára. A Bayes- féle elmélet (BAYES) modul lehetővé teszi, hogy a BAYES- féle valószínűségi értékek bekövetkeztének súlyozott térképét állítsuk elő. A hipotézis vizsgálat (Belief) modul felhasználásának széles körű lehetőségei vannak, úgy, mint az információ nagyon különböző adatforrásainak csoportosítása, hogy bármilyen jelenség előfordulása esetén előre ki tudjuk számítani a valószínűséget. A Dempster-Shafer Súlyozott Evidencia modellként ismert adatcsoportosítás módszerét alkalmazza. Mivel ez az eszköz biztosítja a felhasználó számára az összegyűjtött információ relatív megbízhatóságának felülvizsgálatát, meg tudjuk határozni a bizalom értéket, így alkalmassá teszi az adomaszerű információkat arra, hogy elemzésben használjuk fel, úgy hogy igazolhatjuk a tudatlanság mértékét az előállított végső kimenetben. Ezzel a rugalmassággal, lehetővé válik, hogy kimutassuk és kiértékeljük a döntéseink relatív kockázatát, amit a teljes elérhető információ mennyiségre alapoztunk. A random (RANDOM) modul segítségével randomizált képeket tudunk előállítani, mégpedig lineáris, normál vagy log-normál modell segítségével. Ez a modul elsősorban a véletlenszerű események szimulációjának hiba meghatározásában jelentős és a Monte Carlo-féle módszerhez kapcsolódik. A minta (SAMPLE) egy szisztematikus véletlenszerű pont mintavételezési eljárást biztosít a felhasználó számára. A hiba mátrix (ERRMAT) egy olyan hibamátrixot állít elő, amelynek segítségével a térképi kategóriák adatait össze tudjuk hasonlítani a valós világ információival. Ebben a hiba mátrixban a felhasználó különböző konfidencia intervallumok mellett a marginális, a teljes hibaértékeket és a kategóriánkénti Kappa- indexet is meg tudja határozni. A változás és idősoros elemzés a térinformatika és a képfeldolgozás egy fontos műveleti területe. Helyi és globális szinten egyaránt folyamatos igény van a változások megismerésére és meghatározására, csak úgy, mint a környezeti hatások előrejelzésére. A változás elemzés legegyszerűbb típusa, amikor két különböző időpontból származó képet hasonlítunk össze. Ezt a célt az almenün belül 5 modul szolgálja. Az IMAGEDIFF modul két azonos mennyiségi változókat tartalmazó, különböző időpontból származó képet hasonlít össze egymással. Az IMAGERATIO modul arányszámokon keresztül hasonlít össze két azonos mennyiségi változókat tartalmazó, különböző időpontból származó képet. A változás vektor elemzés (CVA) modul két különböző hullámsávban készült, eltérő időpontból származó felvételt hasonlít össze és kiszámítja a változás magnitúdóját és irányát. Egy felvétel teljes numerikus tulajdonságait alakítja át a CALIBRATE modul a külső standard módszerrel történő összehangolás érdekében, mely vagy képi regressziót, vagy átlagot és normál eloszlást használva. A CROSSTAB művelet két minőségi adatot tartalmazó térképet vet alá kereszt-tabulációnak, vagy keresztkorrelációnak. A következői négy modul több időpont alatt bekövetkező változás elemezésére használható. A metszet (PROFILE) segítségével egy térbeli metszetet hozhatunk létre, amely informálja a felhasználót az adott 53

60 10. Az IDRISI program moduljai képen készült lineáris metszet értékeiről a térben, vagy ugyanannak a helynek az idősorozatáról készített képek értékeinek változásáról az időben. A TFA modul időbeli Fourier analízist hajt végre idősoros felvételen. A Pearson féle korrelációs együtthatót számítja ki a CORRELATE modul az attribútum értékek és az idősoros képek értékei között, a kép minden egyes pixelére vonatkozóan. A nem-paraméteres Mann Kendall statisztikai módszert alkalmazva a KENDALL modul monotónikus trend értéket számol az idősor adatain. A KENDAL TAU modul nem-paraméteres statisztikát végez, azért hogy megbecsülje a kapcsolat mértékét két sorrendi szintű változó között. A TSTAT modul időbeli statisztikákat számít pixelenként egy raszter group képein keresztül. A TCOR eljárás egy térbeli minta korrelációját határozza meg egy egyedül álló kép és az idősoros raszter képek mindegyike között. Media Viewer opciónál van lehetőség videó készítésére és lejátszására, melyet egy kiválasztott raszter group (.rgf), vagy idősoros (.ts) fájl alkotóelemeinek egymásután történő betöltésével készít el a rendszer. A művelet eredményeként egy.avi multi-média fájl jön létre. A soron következő 6 modul a jövőbeli változások modellezésére szolgál. A MARKOV modul két különböző időpontból származó felszínborítást bemutató képet elemez és átmeneti mátrixot, átmeneti területi mátrixot és állapot valószínűségi felszínt hoz létre. A sztochasztikus kiválasztás (STCHOICE) modul a feltételes valószínűségek kiértékelése révén egy sztochasztikus felszínborítási térképet készít. A DISAGGREGATE modul újra szétosztja az egyedi felszínborítási típusok feltételes valószínűségeit a kijelölt minták szerint. A normalizáló (NORMALIZE) modul lineárisan kisimítja az értékeket egy kvantitatív adatot tartalmazó kép előállítása érdekében. Így a műveletbe vitt térképi rétegek értékeinek összege 1 lesz minden térkép azonos pixele esetén. A bementi fájlok értékeinek 0 és 1 között kell lennie. Azért, hogy az input képek meg feleljenek ennek a kritériumnak, akkor OVERLAY vagy Image Calculator segítségével adjuk össze a rétegeket, majd osszuk el minden képet az eredmény összeg képpel. A LOGISTICREG logikai regressziós elemzést végez egy függő és több független változó között. A CELLATOM modul szabálysor alapján egy cella léptékű automata eljárás sorozatot végez. A CA_MARKOV modul a cella alapú automata módszert és a Markov féle felszínborítás változást előrejelző eljárást kombinálja, amely egy térbeli összefüggés elemet ad hozzá a Markov féle változáselemzéshez. A GEOMOD egy területhasználat változást szimuláló modul, amely időben előre és vissza is kiszámítja az idő folyamán történt változások celláinak helyét. A VALIDATE specializált Kappa értéket számít, amely különbséget tesz mennyiségi és a helyzeti hibák, valamint két minőségi adattal rendelkező térkép között. ROC (Relative Operating Characteristic) modul egy kiváló módszer a modell validitásának megállapítására, használható a modellezett valószínűség kép és a jelenlegi állapot képének összevetésére. 54

61 10. Az IDRISI program moduljai A felszínelemző (Surface Analysis) almenüben 4 tétel található, melyek további almenükre bomlanak. Az első rovat az interpolációs műveleteket tartalmazza. A magassági pont/szintfelület (INTERPOL) interpoláció során használhatunk egy a távolsággal súlyozott interpolációs eljárást, illetve egy másik modellben a pontok távolsági és magassági értékeit tükröző súlyozást. Például a felhasználó 2 értéket ad meg akkor az interpolációban ez 1/d2 értékű lesz. A súlyok kiszámításánál az algoritmus a 6 legközelebbi pont értékeit veszi figyelembe a pixel értékeinek kiszámítása során. Ezt ki is kapcsolhatjuk és akkor valamennyi pont részt vesz az interpolációban. Szintvonal/szintfelület (INTERCON) interpoláció során a kiindulási állományunk digitalizált szintvonalakból áll. A vektoros állományt a háttérkészítő és a vonal/raszter utasítások segítségével raszteres állománnyá alakítjuk át. A szintvonal/szintfelület modul lefutatásának eredményét egy átlag szűrő értéket felhasználva simíthatjuk. A következő TIN almenü szintén tovább osztható 5 újabb almenüre. A véletlenszerű háromszögelési eljárással készült modellek (TIN) előnye, hogy a rácshálós alkalmazással szemben a tér szélsőséges irányváltoztatásait kisebb hibával tudják követni. Általában a modellben a Delaunay féle háromszöget használják. A Delaunay feltételeknek a TIN modellben azok a háromszögek tesznek eleget, melyeknek a három csúcspontján egy kör megy át (a modell csomópontjain) és ezeken a pontokon belül nincs további csomópont. A háromszögek átfedés nélkül teljesen lefedik a teret. A TINSURF modell egy teljes raszter felületet hoz létre egy TIN modellből és az eredeti attribútum adatokból. A GENERALIZATION modul pont vektor fájlt hoz létre a vonalas vektor réteg vertexeiből, vagy egy raszter kép meghatározott küszöbértékén belül. A LINTOPNT a vonalas vektor fájl vertexeit pont típusú vektor adatra bontja. A TINPREP modul a felhasználó által megadott tolerancia távolságon belül hozzáad, vagy eltávolít pontokat egy izovonal mentén. A következő geostatisztikai almenü a Kriging szintén 3 részre tagolható. A térbeli kapcsolat modellező (Spatial Dependence Modeler) felületen belül a felhasználó széleskörű eszköztárat alkalmazhat a minta adatok térbeli kapcsolatainak mintázatának feltárására. A modell illesztő (Model Fitting) felületen a felhasználó matematikai modellt határoz meg a minta adatok közötti kovariancia kapcsolatának leírására. A krigelés és szimulációs (Kriging and Simulation) felületen belül a minta adatokból és más felületen előállított modellből teljes raszter felszínt állíthatunk elő. Az interpolációs almenüben még további 2 modul található. A THIESSEN-féle interpolációs modul olyan poligonokat hoz létre szabálytalan 55

62 10. Az IDRISI program moduljai elhelyezkedésű térbeli pontok körül, ahol ezek a poligonok az egyes pontoktól egyenlő távolságokra lesznek. Így minden egyes képegység a hozzá legközelebb eső ponthoz tartozik az adott poligonon belül. A trend (TREND) menü egy trend felszínt számít a pixel értékek és azok helyezete között egy képen belül. A geostatisztikai almenü 3 modulja megegyezik a fentebb bemutatott Kriging almenü moduljaival. A topográfiai változók (Topographic Variables) almenü a harmadik a felszínelemző csoporton belül. A felszín (SURFACE) modulon belül a lejtőkategóriát (SLOPE), kitettséget (ASPECT) vagy domborzatárnyékolt (HILLSHADE) modellt számíthatunk egy magassági modellből (DEM) vagy bármilyen kvantitatív és folytonos változóból. A felület (SURFACE) modul segítségével egy cella és az őt körülvevő cellák értékeit hasonlíthatjuk össze, melynek segítségével mind a lejtő, mind a kitettség értékek a raszteres képre kiszámíthatóak. Ez digitális terepmodellként (Digital Elevation Model - DEM, vagy Digital Terrain Model - DTM) ismert. A felület modul az egyes cellák és szomszédaiknak a magassági értékeit hasonlítja össze, a lejtő kategóriák alapján kalkulálja ki a középső cellaérték magasságát, ugyanúgy a kitettség értékét is (a maximális lejtő irányát). Ez később kifejezhető, mint - azimut szögérték (egy szög, melyet az északi iránytól az óramutató irányába mérünk). A felület modul szintén használható abban az esetben, ha az egyes domborzati értékeket árnyékolni akarjuk, amely technikát analitikus domborzati árnyékolásnak is neveznek. A CURVATURE modul a hajlás változásának maximális értékét számítja ki minden irányban és az irányra merőlegesen is. A FRACTAL modul a felszín fraktális dimenzióját számítja ki 3x3 pixel szomszédosságot használva. A negyedik almenü az tulajdonságok alapján kivonatolást végző (Feature Extraction) alkalmazásokat tartalmazza. A CONTOUR modul egy folytonos adatot tartalmazó felszínből izovonal vektor fájlt hoz létre egy meghatározott kontúrvonal intervallum esetén. A TOPOSHAPE modul a felszínt 11 különböző formára osztja: csúcs, gerinc, nyereg, alföld, szoros, gödör, konvex hegyoldal, nyereg oldal, lejtő, konkáv hegyoldal és inflekciós hegyoldal. A PIT REMOVAL modul egy mélyedés nélküli DEM-et készít, amelyben a korábbi mélyedést felmagasítja a gödör peremének magasságára. A RUNOFF pixelenként kiszámítja a lejtőre jutó csapadékmennyiséget egy felszín alapján. A modulba lehetőség van további input képet bevitelére is, melyek a párolgást, a beszivárgást, a csapadék és beszivárgási időtartamot, és a kezdeti abszorpciós mennyiséget ábrázolják. A FLOW modul a lefolyási irányt számítja ki minden pixeltől a következő lejtős szomszédos pixelig. A módosított talajveszteségi egyenlet - RUSLE (Revised Universal Soil Loss Equation) modul kiszámolja a terület minden pixelére a talajvesztés évi nagyságát. A WATERSHED modul cella szinten elemzés eredményeként megállapítja a vízgyűjtő terület határát. A SLOPELENGTH egy megadott raszter terület leghosszabb lejtőjének a hosszát számítja ki. A FACET egy homogenitási képet állít elő. Normál eloszlási szűrőt alkalmaz, mely eljáráshoz 3x3, 5x5, 7x7, 9x9 pixel méretet alkalmazhatunk. A SEDIMENTATION modul a nettó talajmozgást (erózió és felhalmozódás) határozza meg egy adott területen, táblán vagy vízgyűjtőn belül. 56

63 10. Az IDRISI program moduljai 5. Modellező menü Ebben a menüben lévő legtöbb modul megtalálható valamelyik másik menüben is. Három fő témakörre van osztva, melyek további almenüket, vagy modulokat tartalmaznak. A modellfejlesztő eszköztárban (Model Deployment tools) található a legkönnyebben értelmezhető modellező modul az Image Calculator, amelyben matematikai és logikai műveleteket végezhetünk el a térképeken. A Macro Modeller felületen az összes IDRISI térinformatikai modult, mint objektumot lehet kezelni és dinamikusan összekapcsolni a térképi rétegekkel egy algoritmikai láncon keresztül. A következő modul önálló modellek kifejlesztését szolgálja, a Python script programozó felület, ahol az mindegyik programozó nyelv alkalmazható (C++, Delphi, vagy Visual Basic). Ebben az esetben segédletként az almenüben következő tétel nyújt segítséget, használva a COM kliens alkalmazást az IDRISI műveletek minden szempontja irányítható. Egyszerű modellezési feladatokra ad lehetőséget a Run Macro modul, amely a makro script nyelven íródott modelleket futtatja le. A többtényezős értékelés (MCE) modul segítségével a faktorképek súlyainak lineáris kombinációival egy több tényezős feltétel rendszerértékelést tudunk végrehajtani. Az empirikus modellfejlesztő eszköztárban (Empirical Model Development Tools) ismert esetek mintáit, valamint a jelenség és a magyarázó változók sorozata közötti kapcsolatot vizsgálja. Az adat természetétől függően lettek kifejlesztve a modellek (Adat jelenléte; Adat jelenléte / hiánya; vagy Adat hiánya / gyakorisága / értéke), mindhárom modellezési típus almenüként jelenik meg. Abban az esetben használjuk az adat jelenlétét vizsgáló modulokat (Presence Data), amikor nem tudjuk, hogy az adott jelenség hol jelenik meg. Egy klasszikus példa erre, amikor az állat megfigyelési adatokból a fajok elterjedését vizsgáljuk. Az IDRISI támogatja a Mahalanobis- féle (MAHALCLASS) lágy osztályozás módszerét, amelyhez szükség van a MAKESIG modul használatával készített előzetes signature elemzésre. 57

64 10. Az IDRISI program moduljai Adat jelenlétét / hiányát vizsgáló (Presence / Absence Data) almenü a modellezési technikák széles skáláját foglalja magába, melyek a következök. A logikai (LOGISTICREG) és a többtagú logikai (MULTILOGISTICREG) regresszió moduljait a statisztikai almenüben is megtalálhatjuk. A többváltozós képosztályozó műveletek (BAYCLASS, FISHER), az osztályozó fa (CTA) és a neuronháló tanulás (MLP, SOM, Fuzzy ARTMAP) modulok pedig a képfeldolgozó menü részét képezik. Adat hiányát / gyakoriságát / értékét (Abundance / Frequency / Value Data) vizsgáló két modul található ebben az almenüben, a szimpla regresszió (REGRESS) és a többtényezős regresszió (MULTIREG). Mindkét modul elindítható a statisztikai almenüből is. A környezeti és szimulációs modellek (Environmental / Simulation Models) almenü magába foglalja széles körben elfogadott modellek sorát, vagy a speciális alkalmazási területekhez köthető környezet modellezésre alkalmas modulokat. Ezek két csoportra oszthatók, azokra, amelyek a felszínborítás változást modellezik, és azokra, melyek a felszíni vízlefolyáshoz és a talaj erózióhoz kapcsolódnak. Az LMC (Land Change Modeler for Ecological Sustainability) modellező a felszínborítás változást elemző integrált szoftver környezet, mely képes a folyamatok jövőbeni kivetítésére, és azok jelentőségének megállapítására az élőhelyek és a biodiverzitás változás tekintetében. Az ETM (Earth Trends Modeller) szintén egy integrált szoftver környezet, mely az idősoros adatok megjelenítésére, kezelésére és elemzésére szolgál. A következő modellek a felszínelemzéssel foglalkozó korábbi menüben is fellelhetők. A GEOMOD egy területhasználat változást szimuláló modul, amely időben előre és vissza is kiszámítja az idő folyamán történt változások celláinak helyét. A MARKOV modul két különböző időpontból származó felszínborítást bemutató képet elemez és átmeneti mátrixot, átmeneti területi mátrixot és állapot valószínűségi felszínt hoz létre. A CA_MARKOV modul a cella alapú automata módszert és a Markov féle felszínborítás változást előrejelző eljárást kombinálja, amely egy térbeli összefüggés elemet ad hozzá a Markov féle változáselemzéshez. A módosított talajveszteségi egyenlet - RUSLE (Revised Universal Soil Loss Equation) modul kiszámolja a terület minden pixelére a talajvesztés évi nagyságát. A SEDIMENTATION modul a nettó talajmozgást (erózió és felhalmozódás) határozza meg egy adott területen, táblán vagy vízgyűjtőn belül. A RUNOFF a lejtőre jutó csapadékmennyiséget számítja ki pixelenként egy felszín alapján. 58

65 10. Az IDRISI program moduljai 6. Képfeldolgozó menü A képfeldolgozó menüt 10 általános kategóriára lehet osztani: javítás, hangsúlyozás, átalakítás, Fourier analízis, leíró fájl (signature) fejlesztés, kemény osztályozás, lágy osztályozás, szegmentálás, hiperspektrális elemzés és az pontosság értékelés. Ezeket az almenüket valamennyi képfeldolgozó műveletnél hasznosan lehet alkalmazni, elsősorban a távérzékelés és a képelemzések során. A képjavítás (Restoration) a távérzékelt képek kezelését szolgálja, mely az ismert torzulás értékének eltávolítására tesz erőfeszítéseket. Ez lehet geometriai vagy radiometriai javítás. Az első két modul geometriai korrekciót végez, melyet a kép éleinél mutatkozó hibák csökkentésére és a koordinátarendszerbe illesztésre használnak. A többi modul radiometriai javítást végez a kép adataiban mutatkozó torzulás eltávolítása, vagy csökkentése érdekében. Az újra mintavételezési-geometriai transzformáció (RESAMPLE) modul segítségével valamilyen ismert vetületi rendszerbe alakíthatunk át a már meglevő ismert vetületi rendszerű képet. A modullal a fájlban meglevő kontroll pontok geodéziai pozícióját felhasználva azokat ugyanolyan pozícióba, de más vetületi rendszerbe alakíthatjuk át, melynek során lineáris, négyzetes vagy köbös poligonokat használhatunk. A modul segítségével a raszteres kép cellái és az új raszteres háló egymással könnyen illeszthető, mivel az újra mintavételezés az új rácsháló celláinak értékeihez a régi háló alapján történik. A LOCALAFFINE modul a képek rektifikálására használható, amelyet pontosan leírható helyek kontrol pontjai alapján végez el. A MOSAIC modul automatizálja a szín kiegyenlítést, akkor amikor az egymással szomszédos fedésben lévő képeket egy önálló nagyobb képhez kapcsoljuk. A csíkosság megszüntetése (DESTRIPE) modul segítségével a különböző csíkosságokat, amelyet a hibás detektálás okozott, tudjuk a képen megszüntetni. A művelet során a detektor által külön észlelt értékeknek az átlagos, ill. a standard szórását lehet kiszámolni. Az eredmény kép az átlagos, ill. a standard szórási értékeket illeszti az input képre. A sugárzás kiegyenlítés (RADIANCE) menü segítségével a durva Landsat műhold adatokat lehet sugárzási értelemben kalibrálni, mely művelettel a különböző sugárzási körülmények között végzett detektálási értékek összehasonlíthatóak lesznek. Az ATMOSC modul korrigálja a légkör hatásait a távérzékelt felvételeken, a sötét objektum eltávolítására szolgáló (Dark Object Subtraction) modellt, a Chavez-féle költség modellt, a teljes kisugárzási transzfer egyenlet modelljét, vagy az ARM-Apparent Reflectance Modellt alkalmazva. A normalizált vegetációs index összehasonlítás (NDVICOMP) nem egy változás meghatározással foglalkozó modul, hanem inkább a különböző detektációs technikák következtében eltérő raszteres képek előkészítésére szolgál. Itt mind a maximális értékre, mind a négyzetes átlag értékére előállíthatunk képeket. A modult elsősorban a havonta mért nagy felbontású NDVI adatok elemzésére fejlesztették ki, de természetesen más céllal is használható. A SCREEN modul térbeli autókorrekciót használ a hiperspektrális felvételek átdolgozására a jelentős légköri zaj kiszűrése érdekében. Az Enhancement képhangsúlyozás almenüben szereplő modulok a kép értékek módosítását szolgálják, azért, hogy a képeken belül található információkra fény derüljön. Leggyakrabban a vizuális kiértékelésben használhatóak, míg az eredeti képek vizsgálatára automatizált módszereket alkalmaznak. Az IDRISI program 59

66 10. Az IDRISI program moduljai interaktív lehetőséget biztosít a megjelenítés során a végpont beállítására szín palettán belül, azonban ez nem eredményez új fájlt. Új hangsúlyozott kép előállítására gyakran használják a következő 3 modult. A STRETCH modul az adott kép előkészítését szolgálja egy jobb megjelenítés érdekében. Ennek segítségével lehet a kép kontrasztosságát, ill. a vizuális értékelhetőségét javítani. A vizuális kiértékeléshez az IDRISI COMPOSITE modulját használva egy három csatornás, 24 bit-es kompozit kép készíthető. A szűrő (FILTER) leggyakrabban a képfeldolgozási műveletekben használt modul. A számításhoz 3x3, 5x5, 7x7 vagy a felhasználó által megadott kernelt használ. A következő szűrők érhetők el: átlag, Gauss görbe, medián, normál eloszlás, adaptív doboz, módusz, Laplac-i él kiemelés, Sobel-féle él detektálás. A PANSHARPEN modul pankromatikus egyesítést végez, színes transzformációt, fő komponens transzformációt és helyi regressziós technikákat alkalmazva. A transzformációs almenüben az első modul a PCA, mely normalizált és nem-normalizált főkomponens analízist egyaránt alkalmaz. A CCA modul kanonikus komponens analízis transzformációt végez. Az MNF (Minimum Noise Fraction) többcsatornás felvételek transzformációját végzi, maximalizálja a zaj jelek arányát, azért hogy kiszűrhetőek legyenek. A TFA (Temporal Fourier Analyzis) modul az idősoros képfájlok 3 típusú Fourier transzformációját végzi. Az input fájlok száma páratlan, 5 vagy annál nagyobb kell, hogy legyen, de maximum A színmodell átszámítás (COLSPACE) lehetővé teszi a színárnyalat/világosság/telítettség (HLS) színjellemzők átalakítását a vörös/zöld/kék (RGB) színrendszerekre, ill. ennek fordítottját is képes elvégezni. Ez különösen hasznos művelet abban az esetben, amikor egy nagy felbontású pankromatikus képet akarunk összedolgozni egy alacsonyabb felbontású multispektrális képpel. Az eredeti multispektrális kép három csatornájának az input értékei RGB, míg az output értékei HLS rendszerbe alakítjuk át. A világossági csatornát a műveletben elhagyjuk és a pankromatikus képpel helyettesítjük. A három jelzett csatornát ezután átalakítjuk HLS-rendszerből az RGB-rendszerbe. Az eredményként kapott három raszteres képből így egy szín kompozitot tudunk előállítani. Az eredménykép ennek megfelelően sokkal nagyobb spektrális felbontással, ill. magasabb térbeli felbontással rendelkezik. A textúra (TEXTURE) modul variabilitást számít 3x3; 5x5; 7x7 pixel minta használatával, ezek a töredékek távolsága, osztály gyakoriság, él elemzés és egyebek. A termál (THERMAL) menü segítségével a Landsat TM műhold 6-os termálcsatornáinak az adatit lehet korrigálni egy megjelenítő táblázat segítségével. A VEGINDEX 19 lejtő és távolság alapú vegetációs indexét számítja ki a távérzékelt felvételekből. A TASSCAP modul Tasseled Cap lineáris Kauth-Thomas transzformációt végez, mely során az eredeti távérzékelt (TM/ETM; MSS) felvételből 3, illetve 4 sávos képet állítunk elő. A módszer lényege, hogy három sajátvektort adtak meg, melyek közül az első a talaj fényességét (brightness), az erre merőleges második irányt a biomassza mennyiségét (greenness), a harmadik irány pedig a talaj nedvességtartalmat (moistness) írja le. Az MSS felvételek esetén a greenness, és a brightness értéken túl a kiszáradt növényekre vonatkozó (yellowness), és a légköri zajt bemutató (no-such) sávokat is előállítja. A következő almenüben a Fourier analízis alkalmazásait találhatjuk meg, melyek a térbeli és a gyakorisági tartományokra vonatkozóan transzformációs műveleteket végeznek. A FOURIER modul lehetőséget kínál a 60

67 10. Az IDRISI program moduljai felvételek térbeli tartományból gyakorisági tartományba történő transzformációjára. A ZEROPAD a FOURIER modul alkalmazásához készíti elő a képet. A további 3 modul (FILTERFQ, FREQDIST, DRAWLIFT) olyan szűrők készítését mozdítja elő, amelyek a rendkívüli gyakoriságok hangsúlyozására, elrejtésére vagy eltávolítására alkalmazhatók. A FILTERFQ modul 26 szűrő típust kínál lehetőségnek, a FREQDIST gyakoriság távolság képet készít, melyet a továbbiakban a RECLASS vagy a FUZZY modullal kezelhetünk. A DRAWLIFT egy interaktív megjelenítési lehetőség, amelyen belül a felhasználó a kurzort használja a különleges gyakoriságok átrajzolására, hogy az kimaszkolható legyen. A leíró minta (signature) fájlok kifejtésére szolgáló almenüben található modulok az ellenőrzött osztályba sorolás első lépéséhez kötődnek és tipikusan 2 lépést igényelnek: a tanító területek létrehozását és a tanuló területek signature fájlainak készítését. Az ellenőrzött osztályba sorolás szintén 3 lépésből áll, ezek közül az első egy ún. tanuló terület létrehozása. A második lépésben a tanuló területeken mintafájlokat hozunk létre. A harmadik, egyben utolsó lépésben a tanuló terület mintaterületeinek az osztályba sorolását végezzük el különböző képcsatornáknak ugyanarra a területére vonatkozóan. A tanuló terület az ismert információs osztályok megállapítását jelenti például: erdő, városi terület stb. A különböző csatornák felvételein meghatározzuk ezeket az ismert területi kategóriákat mintegy mintaként vagy spektrális mintaterületként valamennyi ismert objektum osztályra. Ezeket a mintaterületeket használjuk a teljes képanyag osztályba sorolásához. Itt az egyes mintaterületek pixeltartalmának megfelelően sorolja be a rendszer a raszteres kép valamennyi egyedi pixelértékét. A tanuló területen az egyes mintaterületeket a képernyőn történő digitalizálással határozhatjuk meg. Az első a mintakészítési modul (MAKESIG), segítségével mintafájlokat készíthetünk valamennyi objektum osztály számára a tanuló területen. Ehhez szükségünk van ezen területek kiemelésére és elemzésére, valamennyi felhasznált képcsatornában és információs osztály esetében. A kapott statisztikai eredmény alapján megállapíthatjuk a különböző csatornákban az átlag, a minimum, maximum, a standard szórás és a kovariancia értékeket az egyes pixelek között. Az Endsign modul segítségével végálló pixelek (spektrálisan tiszta területek) vonatkozó mintafájlt készítünk, melyet az UNMIX modulnál használhatunk. A FUZSIG modul olyan adatokból készít mintafájlokat, amelyeket jellemzően lágynak, vagy a tulajdonságokban mutatkozó bizonytalanságnak fogadunk el. A PURIFY modul a meglévő tanuló terültek adatain végez paraméteres (Mahalanobis távolság) vagy nem-paraméteres (nem ellenőrzött osztályba sorolás) tisztítást. A HYPERSIG a hiperspektrális adatokból, vagy a tanuló területi adatokból, vagy a spektrális görbék könyvtár fájlából készít statisztikai signature fájlokat. A HYPERAUTOSIG modul a lineáris spektrális szétkeverési (Linear Spectral Unmixing) logika alapján automatikusan signature fájlokat alakít ki a hiperspektrális kép adatokból. A minta összehasonlítás (SIGCOMP) grafikusan jeleníti meg a mintakészítési fájlban kapott mintaterületek értékeit. A felhasználó választhatja ki, hogy a képernyőn a mintaterület átlagát, a minimumát vagy a maximum értékeit vagy mindhármat kívánja megjeleníteni. Az egymást átfedő értékek azt jelzik, hogy a tanuló terület nagyon heterogén. A SEPSIG modul minták elkülönítéséhez statisztikai mérési módszereket biztosít. A SCATTER modul a minta készítéshez használt képek közötti sáv terjedelem szórásdiagramját készíti el, a minta jellemzők finomításához használható. 61

68 10. Az IDRISI program moduljai Az osztályozási eljárásoknak két alap megközelítése van: az ellenőrzött és a nem ellenőrzött osztályba sorolás. Az IDRISI mindkét eljáráshoz szolgáltat eszközöket, mind kemény és mind lágy osztályozási eszközök elérhetőek. Ebben az (Hard Classifiers) almenüben mindkét (ellenőrzött és nem-ellenőrzött) osztályba soroláshoz megtalálhatjuk a kemény osztályozókat. A négyszög osztályozási (PIPED) modul az osztályba sorolás során a leggyorsabb, de talán a legkevésbé pontos eszköz, amely az IDRISI programban a felhasználó rendelkezésére áll. A négyszög osztályozási eljárás a minta területek képegységeinek minimális és maximális értékei által meghatározott intervallum osztályokba sorolja be, valamennyi felhasznált képcsatorna ugyanazon területeinek képegység értékeit. Az eljárás során feltételezzük, hogy egy pixel nem azonos valószínűséggel kerül be néhány osztályba. A felhasználáshoz az egyes mintaterületeket fordított sorrendben kell specifikálni, vagy fordított valószínűségi előfordulással, tehát a legkevésbé fontos, vagy a legkisebb valószínűségű mintákkal kezdjük és a legfontosabb és a legnagyobb valószínűségű mintákkal fejezzük be a folyamatot. A legkisebb távolság (MINDIST) menü a különböző képcsatornáknak az ortogonális tengelye által meghatározott koordináta rendszerben a legkisebb átlagos távolságot meghatározva sorolja be a legközelebb álló osztályba. Ez a második leggyorsabb rutin és a legjobb eredményt akkor nyújtja, amikor a tanuló terület nem teljesen tökéletes minőségű. A besorolás során nincs kettős besorolás, a felhasználónak kell meghatározni a maximális távolságot, mintegy távolsági egységet (0-255), vagy a standard szórás értékében kell a távolságot meghatározni. A standard szórás esetében a rendszer megengedi az eltérő alkalmazást a különböző spektrális változékonyság esetében az objektum osztályok felállításakor. Maximális valószínűségi modul (MAXLIKE) egy több dimenziós valószínűségi funkció alapján határozza meg az adott pixel esetében, hogy az a legnagyobb valószínűséggel melyik osztályba tartozik. Ez a legfejlettebb technika, de egyben a leglassúbb is a kép osztályozás során az IDRISI programban. Ez a technika abban az esetben adja a legjobb eredményt, ahol a minták kellően nagyszámú pixelt és főleg homogén értékeket tartalmaznak. A legkisebb távolság modul alapján azok a pixelek, amelyek nem kerültek be egyetlen egy osztályba sem, nagy valószínűséggel ennek a modulnak a használata során sem sorolhatóak be. Abban az esetben, ha a felhasználónak van arról ismerete, hogy milyen valószínűségű az egyes osztályok előfordulása, ennek valószínűségét felhasználhatjuk a modulban. A prioritás ismereteinek hiányában a rendszer feltételezi, hogy valamennyi osztály azonos valószínűségű a besorolási cél szempontjából. A pontosság ellenőrzése egyaránt fontos az ellenőrzött, ill. a nem ellenőrzött osztályba történő besorolásnál. Ennek az a célja, hogy meghatározzuk annak a valószínűségét, hogy a kapott értékeink milyen valószínűséggel esnek egybe a ténylegesen meglevő földi értékekkel. Ez a további elemzések, ill. a talajhasználat hibaértékeinek meghatározásakor nagyon előnyös. A FISHER modul olyan képosztályozási technika, amely a tanuló területek adatainak a lineáris diszkriminancia vizsgálatára alapszik, így maximalizálja az osztályok közötti különbséget és minimalizálja az osztályokon belüli variációkat. A folyamat végén egy önálló kép jön létre. A KNN modul mind a kemény és a lágy osztályozó lehetőséggel működtethető, mely K-legközelebbi szomszédosságon alapuló (knearest neighbor) osztályozó. A kemény osztályozás esetén osztályként nevezünk ki minden olyan pixelt, amely jellemzően K-legközelebbi szomszéd. A SEGCLASS modul a többségi szabályozáson alapuló osztályozó, mely már osztályozott, vagy szegmentált képet igényel (MAXLIKE, SEGMENTATION). A klaszter (CLUSTER) modul olyan nem ellenőrzött osztályba sorolási módszer, amely a hisztogram csúcsainak számára alapul. Az előre meghatározott számú klasztereket használó ISOCLUST modul egy ismétlődő ön-szervező klaszter analízis. Az eredmény kép ezután ismét műveletbe vihető a MAKESIGN, majd a MAXLIKE modullal. Az ISODATA módszer (Iterative Self-Organizing Data Analysis Technique) algoritmus egyszerű spektrális távolságon alapuló döntési szabályra épül, amely többször végrehajtja az osztályozást, mindig az előző osztályozási folyamat eredményeit használva bemeneti adatként. Az osztályozás addig folyik, amíg az osztályátlag az adatstruktúrában az osztályok lehetséges középpontjába helyeződik. Az ISODATA modul a bemeneti kép nem ellenőrzött osztályba sorolását végzi egy ismétlődő önszervező adat elemzési technikát használva. A KMEANS modul a klaszter-középpont módszer (K-means) olyan klaszterező módszer, ahol a 62

69 10. Az IDRISI program moduljai klaszter középpontját keresik meg és a pixeleket a legközelebbi klaszter-középponthoz sorolják. A távolságokat euklideszi távolság alapján határozzák meg. A MAXSET modul, az összes osztályt és azok hierarchikus kombinációit bemutató teljes Dempster-Shafer hierarchiára alapozva, minden pixelt a legnagyobb fokú elkötelezettséggel rendelkező osztályhoz sorol. Az MLP (Multi Layer Perceptron) modul a mesterséges neurális hálózatok több réteget kezelő tanulási szabálya, mely a távérzékeléssel készült felvételek osztályozására használható. A Kohonen-féle önszervező térképező technikát (Self-Organizing Map) használó neurális hálózat, a SOM modul, az ellenőrzött és a nem ellenőrzött osztályozást is támogatja. A több sáv felvételeit tartalmazó távérzékelt adathalmazból kapunk egy 2 dimenziós képet. A FuzzyARTMAP modul szintén alkalmazható a távérzékelt adatok mindkét típusú osztályozásához, mely az előzőkhöz hasonlóan egy mesterséges neurális hálózat FuzzyARTMAP technikát, a Grossberg és Carpenter által kifejlesztett adaptív rezonancia elméletet használja. A klasszifikációs fa elemzést a CTA modul segítségével futtathatjuk, mely automata és manuális eltávolítási beállítása van. A lágy osztályozókat és a kevert elemzéseket tartalmaz a következő almenü (Soft Classifiers / Mixture Analysis). A kemény osztályozástól eltérően, a lágy osztályozás nem törekszik a pixelek osztályba sorolására vonatkozó pontos döntéshozásra, helyette inkább minden lehetséges osztályban lévő bármelyik pixel tagságának foka alapján készít kimutatási csoportokat. Továbbá az eredmény sem önálló kép vagy osztályozás, hanem képek sorozata (osztályonként egy), amely kifejezi minden pixel tagságának fokát minden egyedi osztályon belül. A BAYCLASS modul Bayes valószínűségi tételt alkalmaz a pixelek tagsági fokának a megállapítására. A MAXLIKE kemény osztályozáshoz nagyon közel áll, azonban ha van előzetes információnk arról, hogy az egyes osztályok valószínűsége milyen, akkor súlyozást alkalmazhatunk. A MAHALCLASS modul a Mahalanobis távolságot számítja ki a minta osztályok új sorozatának készítése céljából, a MAKESIGN modul által készített signature group fájlra van szükség a futtatásához. A BELCLASS modul a Dempster-Shafer elméleten alapul, szintén a MAKESIGN modul által készített fájlra van szükség a futatáshoz, így határozza meg a pixelek tagsági fokát. A FUZCLASS modul a Fuzzy sorozat elméletével dolgozik. A modul futtatása előtt meg kell határozni a tagsági funkció típusát, a fuzzy tagsághoz tartozó görbét, a kimeneti adat típusát. Az eredmény 0-1-ig, vagy ig terjedő skálát választhatunk. A KNN modul a lágy osztályozással is működtethető. A kemény osztályozástól eltérően, a K-legközelebbi szomszéd közül minden kategória részesedését úgy rendeli a pixelhez, hogy az a kategóriához való tartozás tagsági fokát jelöli. Az MLP (Multi Layer Perceptron) modul a mesterséges neurális hálózatok több réteget kezelő tanulási szabálya, mely a távérzékeléssel készült felvételek osztályozására használható. Ebben a menüben van lehetőség a kimeneti adat beállítására, mely minden osztály esetén lágy aktiválási szintű réteg lesz. A SOM modul önszervező térképező technikát (Self-Organizing Map) használó neurális hálózat, mely az ellenőrzött és a nem ellenőrzött osztályozást is támogatja. Továbbá a kimeneti adat beállításnál lehetősség van a lágy jellemző vagy elkötelezettség algoritmus közül választani. Az UNMIX modul távérzékelt adatok osztályozására használható, lineáris spektrális szétválasztási technikát (Linear Spectral Unmixing) alkalmaz. A hiperspektrális adatok nem ellenőrzött osztályba sorolását a HYPERUSP modullal végezhetjük el. A HYPEROSP modul a hiperspektrális felvételek osztályozását ortogonális vetítésen keresztül végzi. A HYPERUNMIX a lineáris spektrális szétválasztási (Linear Spectral Unmixing) módszert kiterjeszti a hiperspektrális adatokra is. A HYPERABSORB modul a hiperspektrális képek osztályozását a 63

70 10. Az IDRISI program moduljai spektrális könyvtár, az adszorpciós területek folyamatossági eltávolítása, ezen területek korrelációja, valamint a spektrális könyvtár spektrumai és a mért spektrumok közti mélység alapján végzi. A BELCALC modul tagsági fokot számít, amely a Dempster-Shafer elmélet logikáját használva tanító területeket szolgáltat. A Belief modul Dempster-Shafer súlyozott evidencia osztályozást végez, és a kevert elemzés logikáját kibővíti, így lehetőséget nyújtva az új bizonyítékok meglévő ismerettel való kombinálására. A HARDEN modul a BAYCLASS, UNMIX, FUZCLASS, BELCLASS, vagy a MAHALCLASS modulok lágy osztályozású kimeneti adataiból készít kemény határozott képeket. A szegmentációs osztályozó (Segmentation Classifiers) almenüben három eszköz szolgálja a kép szegmentációs osztályba sorolást. A SEGMENTATION almenü a szomszédos pixeleket csoportosítja kép szegmensekbe, a spektrális hasonlóságuk szerint. A SEGTRAIN modul egy interaktív tanulóterület és minta felépítő eszköz, mely szegmentációval állít elő szegmentációs eredményeket. A SEGCLASS modul a többségi szabályozáson alapuló osztályozó, mely már osztályozott, vagy szegmentált képet igényel (MAXLIKE, SEGMENTATION) A hiperspektrális képelemző (Hyperspectral Image Analysis) almenü számos modult tartalmaz, mely más almenüben is fellelhető. A HYPERSIG a hiperspektrális adatokból, vagy a tanuló területi adatokból, vagy a spektrális görbék könyvtár fájlából készít statisztikai signature fájlokat. Az ASIDRISI analitikai spektrális készülék (Analytical Spectral Device) által gyűjtött spektrométer adatokat importál IDRISI környezetbe. A HYPERAUTOSIG modul a lineáris spektrális szétkeverési (Linear Spectral Unmixing) logika alapján automatikusan signature fájlokat alakít ki a hiperspektrális kép adatokból. A SCREEN modul térbeli autókorrekciót használ a hiperspektrális felvételek átdolgozására a jelentős légköri zaj kiszűrése érdekében. A HYPERSAM egy spektrális szög térképező modul, a hiperspektrális adatokat minimum-szög művelettel kemény osztályozásnak veti alá. A HYPERMIN egy minimum-távolsági hiperspektrális kemény osztályozó modul, mely különösen a kép-alapú minta fejlesztést szolgálja tanuló területek használatával. A hiperspektrális adatok nem ellenőrzött osztályba sorolását a HYPERUSP modullal végezhetjük el. A HYPEROSP modul a 64

71 10. Az IDRISI program moduljai hiperspektrális felvételek osztályozását ortogonális vetítésen keresztül végzi. A HYPERUNMIX lineáris spektrális szétválasztást (Linear Spectral Unmixing) kiterjeszti a hiperspektrális adatokra, a folyamat hasonló az UNMIX modulhoz. Egyszerre maximálisan 2048 hullámsávot képes feldolgozni. A HYPERABSORB modul a hiperspektrális képek osztályozását a spektrális könyvtár, az adszorpciós területek folyamatossági eltávolítása, ezen területek korrelációja, valamint a spektrális könyvtár spektrumai és a mért spektrumok közti mélység alapján végzi. A pontosság becslés (Accuracy Assessment) egy fontos befejező lépés mindkét- ellenőrzött és nem ellenőrzöttosztályozásnál. A célja, hogy meghatározza a valószínűségét, annak, hogy amit ábrázol a térkép, azt lehet a felszínen is megtalálni. Használható az osztályozási technikák összehasonlítására és a felszínborítási képből származható hibák szintjének meghatározására a további elemzéseknél. A mintavektor (SAMPLE) modul egy pont típusú vektorfájlt fog eredményezni a szisztematikus, a véletlenszerű, ill. rétegzett véletlenszerű mintavételi eljárásokhoz. Ez a modul olyan esetekben hasznos, amikor a térbeli mintavételezési technikákat akarjuk pontosítani. A hibamátrix (ERRMAT) eredményeként egy olyan mátrixot kapunk, amelyben az egyes információk valószínűségi értékét határozzuk meg. A táblázatban egy kiválasztott konfidencia intervallum alapján a parciális és a teljes hibaértéket meg tudjuk határozni, illetve kategóriánként a KAPPA index egyezőséget szintén meghatározhatjuk. Ezt az információt az osztályba sorolási folyamat pontosságának elemzésére használhatjuk. Mindkét esetben, tehát az ellenőrzött és a nem ellenőrzött osztályba sorolásnál is. 7. Átalakító menü Ebben az átalakítási (Reformat) menüben változtathatjuk meg a fájlok típusát, adatait, a rétegek tájolását mind a raszteres, mind a vektoros fájlok esetében, a tanuló területek kiterjedését, a különböző generalizálásokat, valamint a raszteres adatok átalakítását vektoros adatokká, ill. ennek fordított irányú műveletét is. Adattípus konverzió (CONVERT) modul használható az adattípusok, ill. a raszteres vagy vektoros fájl típusok megváltoztatására. Különböző típusú adatokat használhatunk byte, egész és valós, ASCII, bináris és tömörített bináris. Amikor az adattípust átalakítjuk érdemes figyelembe venni, hogy melyik adatformátum gyorsítja meg az adott eljárás elvégzését. A vetítés (PROJECT) modul segítségével változtathatjuk meg a vektoros vagy a 65

72 10. Az IDRISI program moduljai raszteres fájlok vetületi rendszerét. Az IDRISI szoftvernek ez a változata kiemelten támogatja a Mercator, Transverse Mercator, Lambert-féle vetületi átalakításokat. Az újra mintavételezési-geometriai transzformáció (RESAMPLE) modul segítségével valamilyen ismert vetületi rendszerbe alakíthatunk át a már meglevő ismert vetületi rendszerű képet. A modullal a fájlban meglevő kontroll pontok geodéziai pozícióját felhasználva azokat ugyanolyan pozícióba, de más vetületi rendszerbe alakíthatjuk át, melynek során lineáris, négyzetes vagy köbös poligonokat használhatunk. A modul segítségével a raszteres kép cellái és az új raszteres háló egymással könnyen illeszthető, mivel az újra mintavételezés az új rácsháló celláinak értékeihez a régi háló alapján történik. Az ablakolás (WINDOW) egy nagyobb raszteres kép kisebb részterületeinek kiemelését szolgálja, melynek során egy kisebb raszteres képet tudunk előállítani ugyanarról a területről, meghatározva mind a sor, mind az oszlop pozíciókat vagy a vetületi koordinátákat. A felbontás növelése és csökkentése (EXPAND és CONTRACT) az egyes raszteres képek felbontásának növelését, ill. csökkentését szolgálja az eredeti kép egész számú többszörösére. A felbontás növelés eredményeként a pixelszámok duplázódnak, miközben a felbontás csökkentésének eredményeként pixeleket vonunk össze. Az összevonás során az eredeti értékek átlagai lesznek az új értékek, míg a pixelszám csökkentésével történő felbontás csökkentés során pixeleket hagyunk el. A felbontás csökkentés modul segítségével a raszteres képi információkat generalizálhatjuk. A képösszeillesztés (CONCAT) több különböző raszteres vagy vektoros képet illeszt össze egy nagy képpé. A képösszeillesztés kétféle módon történhet. Az egyik esetben az összeillesztendő képek átfedhetik egymás és lesznek bizonyos illesztő területek, míg a másik eljárás segítségével képi átfedések nincsenek. A forgatás (TRANSPOSE) modul lehetővé teszi a raszteres kép két irányú 90 -os elforgatását. Ebben a műveletben természetesen a sorok és az oszlopok száma felcserélődik. A METAUPDATE modul a raszter és a vektor csoport fájlok összes dokumentációs fájlának a frissítését teszi lehetővé. A térinformatikában gyakran van szükség a két fő adatmodell állományainak átalakítására. A RASTERVECTOR modul a vektoros és a raszteres állományok átalakítását támogatja. A pont/raszter a pontszerű vektoros állományokat, a vonal/raszter az íveket tartalmazó vektoros állományokat, míg a poligon/raszter a poligonokat tartalmazó vektoros állományokat alakít át raszteres állományokká, és fordítva. A GENERALIZATION modul pont vektor fájlt hoz létre a vonalas vektor réteg vertexeiből, vagy egy raszter kép meghatározott küszöbértékén belül. A LINTOPNT a vonalas vektor fájl vertexeit pont típusú vektor adatra bontja. Az adatok bevitele a térinformatikai műveletek közül az egyik leginkább időigényesebbek közé tartozik. Ez a menü kiegészíti az adat export/import illetve adat átalakításnál megismert lehetőségeket. A térképi digitalizálás elvégzésére az IDRISI egy szabad felhasználású külön programcsomagot alkalmaz, ez a CartaLinx vektoros GIS rendszer. A CartaLinx programcsomagot a Clark Fejlesztő Laboratórium együtt biztosítja az IDRISI programcsomaggal. A szerkesztő (EDIT) használata során egy alapszintű szövegszerkesztő áll rendelkezésünkre, melynek segítségével ASCII fájl hozható létre. Ez a fájl típus a program használata során számos helyen alkalmazható. Az adatmódosító (ASSIGN) utasítás segítségével megváltoztathatjuk a raszteres állományhoz tartozó attributum értékeket. Az előzetesen a szerkesztő segítségével létrehozott érték fájl első oszlopa az eredeti értékeket, míg a második oszlopa az új attribútum értékeket kell, hogy tartalmazza az összes egyéb pixel érték az eredmény rétegben 0 értéket vesz fel az adatmódosító alkalmazása során. A háttérkészítő (INITIAL) modul segítségével egy olyan háttér raszter állományt kell létrehoznunk, melynek valamennyi pixel értéke 0 értékű lesz, de ez a réteg a sor és oszlopszám valamint vetületi rendszer szempontjából egyezik azzal az állománnyal, melyet a konverzió során raszteres állománnyá kívánunk átalakítani. A frissítés (UPDATE) segítségével egyszerű értéket rendelhetünk speciális pixelek vagy négyszög alakú pixel csoportokhoz. Az UTM vetület (UTMREF) utasítás az Universal Transverse Mercator vetületi rendszerhez készít paramétereket. A felszíni interpolációs almenü, teljes mértékben megegyezik az Analysis / Surface analysis menüben található műveletekkel. Az adatbázis kezelő (DATABASE WORKSHOP) dbase, és Access adatállományok kezelésére és raszteres állománnyal történő összekapcsolására alkalmas. 66

73 10. Az IDRISI program moduljai 8. Az ablak lista és a Súgó menü A megnyitott ablakok nevét és listáját mutatja meg a Window list menü, ahol az összes megjelenített térképi ablakot és műveleti ablakot 1-1 modul segítségével be lehet zárni. A súgó (Help) menük a Windowsban megismert általános eljárások szerint kezelhetőek, így ezek leírására itt nem térünk ki. 67

74 12. fejezet Adatbázis kezelés 1. Az esetek egy részében az elemzések elvégzéséhez nagyon sokféle szakadatot kell együttesen kezelni. Például ha egy megye járásait vizsgáljuk a különféle haszonállatok szempontjából, azaz milyen a szarvasmarhák, kecskék és juhok állatsűrűsége, valamint milyen haszonnövényeket termesztenek az adott járásokban és a termőterületeknek, vagy milyen ezek eloszlása. Az ilyen estekben egyszerűbb, ha az attribútumokat táblázatos formában tároljuk és ezt a táblázatot rendeljük a grafikus állományokhoz. Az IDRISI adatbázis-kezelője az ilyen jelegű feladatok megoldását teszi lehetővé. A kezelő felületet a Launching Database Worshop (táblázat) ikonnal tudjuk elindítani Az adatbázis-kezelő elindítása után egy új párbeszéd ablak nyílik ki, melynek a következő menüpontjai vannak: Fájl, Szerkesztés, Lekérdezés és Súgó. Ha egy adatállományt megnyitunk, akkor az táblázatos formában kerül megjelenítésre a párbeszéd ablakban. A táblázat oszlopait az egyes tulajdonságok alkotják, míg a sorok az objektumokhoz tartozó rekordok. Ha a táblázat több mezőt és sort tartalmaz, mint amennyi egyszerre ráfér az ablak területére mind függőlegesen, mind vízszintesen görgető mezők jelennek meg, amelyekkel megfelelő módon mozgathatjuk a táblázatot. A megnyitott adat fájl nevét és elérési útvonalát is a státusz sor mutatja. Az adatmező területén egy kis nyíl jelzi az egér helyzetét, amelyet szabadon vezethetünk az egész táblázaton. Ha egy mezőre rákattintunk, akkor az a mező szerkeszthető állapotba kerül és a mezőt tartalmazó rekord automatikusan kijelölődik. Az adatbázis-kezelő ikonsorában a legáltalánosabban használt műveletek ikonjai találhatók. Ezek a következők: Az első három ikon az adatbázisok létrehozását, megnyitását és mentését teszik lehetővé. A negyedik és ötödik ikon raszter és vektor réteget hoz létre az adatbázis bármely kiválasztott mezőjéből. Következik négy ikon, melyek a táblázat celláin belüli mozgást segítik. Két rendező ikon segíti az adott mezőben szereplő adatok növekvő, vagy csökkenő sorba történő rendezését. 68

75 11. Adatbázis kezelés Az adatok szűrését segíti a következő két ikon. Az SQL nyelv legfontosabb parancsa a SELECT (kiválaszt) utasítás, amellyel az adatbázis egy részét ki tudjuk választani egy szempont szerint pl. válassza ki azokat a rekordokat, ahol a tehenek száma nagyobb 1000-nél. Az SQL SELECT utasításának kikapcsolása, megszünteti a rekordok kijelölését, ismét a teljes adattáblát kezelhetjük. A kereső ikon segítségével egyszerűen kereshetünk ki bizonyos értékeket a táblázatból. Az SQL szerkesztőbe gépelt tulajdonság mezőket is magában foglaló matematikai kifejezések kiszámítása. Egy újabb tulajdonság oszlop értékeinek értékadó utasítása, például két már meglévő tulajdonság oszlop szorzata által. Az angol nyelvben a SET parancs végrehajtása, pl. SET OSZLOP3=OSZLOP1*OSZLOP2. Megjelenítéshez kapcsolódik a következő két ikon. Egy réteg objektumaihoz kapcsolhatjuk a táblázat meghatározott mezőjét. Így a megjelenítéskor a táblázat celláira kattintva a réteg hozzákapcsolódó objektuma kijelölődik. Valamint a meghatározott mező adataiból raszter vagy vektor térképet jeleníthetünk meg. A táblázat adatainak szerkesztésére az utolsó ikon aktiválásával nyílik lehetőség. A szerkesztést befejezve ismételten az ikonra kattintva kikapcsol a mód, azonban újabb műveletbe kezdés előtt menteni kell a változtatásokat. 69

76 13. fejezet A geodéziai adatillesztés (georeferencing) 1. A feladatok megoldása közben számtalan esetben találkozhatunk azzal a problémával, hogy a rendelkezésre álló adatok, térképek, légi- és űrfelvételek eltérő geometriai rendszerben vannak, mint az aktuálisan felhasznált térkép rendszer. Ebből következik, hogy a különböző forrásokból származó adatok együttes kezelése közvetlenül nem minden esetben lehetséges. Ennek a problémának a megoldásával foglalkozik a geodéziai adatillesztés. A geodéziai adatillesztés (angol nevén georeferencing) az egyes raszter- és vektorfájlokat helyezi el a térben, illeszti a Föld felszínéhez, úgy, hogy a képen ábrázolt terület éppen a kérdéses vizsgálati területnek feleljen meg a felszínen. A geodéziai adatillesztés alapfeltételei: a Föld felszín logikus megfeleltetése: a felsőgeodézia területe a modell kialakítása ismerve a geodéziai dátumot: a felmérés feladata az elmélet a terület pontjainak és a grafikus ábrázolás pontjainak megfeleltetésére: a kartográfia témaköre az elmélet megvalósítása egy adatbank keretén belül: a földrajzi információs rendszer feladata. A felsőgeodézia a Föld alakjának és méretének, illetve a felszíni pontok helyzetének meghatározásával foglalkozó tudomány. Az alapvető problémát az jelenti, hogy a Föld felszíne szabálytalan. Például, ha meg szeretnénk mérni két pont távolágát, azt csak a két pont közötti szabálytalan görbén tudjuk megmérni, 76. ábra. A mért távolság nem a két pont valódi távolsága lesz, ezért szükséges egy szabályos mérési felület kialakítása. Geoid és a referencia ellipszoid Légrégebbi referencia felületként a geoidot alkalmazzuk. Ezt a felületet a tengerek közepes magasságában kialakított felület vízszint felülete adja meg. Fizikailag a geoid a gravitációs erőtérben egy un. ekvipotenciális felület, ahol a nehézségi erő a felület minden pontjában azonos nagyságú, amelyet a nyugalomban lévő óceánok felszíne jelent. Azonban a Föld tengely körüli forgásából eredő centrifugális erő ezt a felületet az egyenlítő mentén megnyújtja, ezért a geoid leginkább egy forgási ellipszoidhoz hasonlít. Így a geoidot, mint a természetben létező felületet egy forgási ellipszoiddal tudjuk modellezni. Referencia felületként a geoid számos előnnyel rendelkezik. Egyszerű a fizikai jelentése, így a felszínen végzett vízszintes méréseinket, vízszintes szögeket és távolságokat könnyű a geoidra átszámítani. Igazodva a Föld nehézségi erőteréhez a geoid, mint alapfelület szabálytalan alakú, mivel a Földet felépítő különböző sűrűségű anyagok eloszlás szabálytalan. Ezért a gyakorlat számára a geoidot egy absztrakt referencia felülettel helyettesítjük, amely a legjobban közelíti a geoid alakját, lásd 77. ábra. Ez a szabályos felület, amely méretében és alakjában legjobban hasonlít a geoidra, az un. referencia ellipszoid. Így a felszínen végzett méréseinket először a geoidra, majd a referencia ellipszoidra számítjuk át. A felsőgeodézia gyakorlatában különböző fizikai megfontolások alapján több referencia ellipszoidot is használunk. 70

77 12. A geodéziai adatillesztés (georeferencing) 2. Geodéziai dátum Egy terület felméréséhez külön meghatározhatunk egy referencia ellipszoidot úgy, hogy az az adott területen a legjobban simuljon a geoidhoz. Miután meghatároztuk ennek az ellipszoidnak a méretét és az alakját adott a geodéziai dátum. Vigyázat, valójában nem egy időpont adatról van szó, hanem a geodéziai dátum az általunk meghatározott referencia ellipszoid kis- és nagytengelyeinek méretét, valamint a kezdőpont azimutját és a kezdőpontban a geiod és az ellipszoid távolságát jelenti. A geodéziai dátum meghatározása a földmérők feladata. Segítségével számíthatók át az egyes nemzeti felmérések eredményei egy nemzetközi rendszerbe és lehetőséget biztosít újabb nemzeti rendszerek felállítására. A legtöbb gyakorlatban alkalmazott dátum csak a Föld területének egy-egy részére korlátozottan érvényes. Ezek a lokális dátumok nagyterületre terjednek ki (pl.: Észak-Amerikai- NAD, vagy az Európai), azonban a Föld teljes felszínét nem fedik le. Ezzel ellentétben léteznek olyan világ geodéziai rendszerek (WGS-84), amelyek a Föld egész területére vonatkozó globális rendszert alkotnak. A referencia ellipszoid felszínén a pontok helyzetének meghatározásához két adat szükséges. A földrajzi hosszúság a ponton áthaladó meridián és a kezdő meridián által bezárt szöget jelenti, míg a földrajzi szélesség az egyenlítő és a ponton áthaladó szélességi kör közötti szöget adja meg. A geodéziai dátumok fontossága a pontok helyzetének meghatározásában van, mivel a geodéziai dátum rögzíti a kezdő meridián irányát. Ezért, ha egy területhez több dátum is tartozik, a pont helyzetét ennek megfelelően több koordináta adja meg. Habár a földrajzi koordináták teljesen gömbi koordináták, ennek ellenére ezeket logikailag sík koordinátarendszerként kezeljük. Azt a transzformációt, amellyel az ellipszoidi koordinátákból a sík koordinátákat átszámítjuk, vetítésnek hívjuk. A vetítési egyenletek segítségével a pontok helyzetét két irányba, az ellipszoidiról sík, illetve a sík koordinátákból ellipszoidi koordinátákká tudjuk átszámítani. A referencia ellipszoid és a vetítési egyenletek összességét vetületi rendszernek hívjuk. Ha egy területhez egyszerre több vetületi rendszer is tartozik, mint például Magyarország területe, akkor a pontok egyik rendszerből a másikba történő átszámításakor mindig először az ellipszoidra vetítünk, majd onnan az újabb vetületi rendszerbe. A vetítési egyenletek általában nem csak a két felület közötti átszámítás képleteit tartalmazzák, hanem gyakorlati megfontolások alapján gyakran eltolásokat is alkalmaznak a hiba lehetőségek csökkentése érdekében. A korszerű Földrajzi Információs Rendszerek már tartalmazzák azokat a modulokat és eljárásokat, amelyek megkönnyítik számunkra a különböző rendszerek közötti átszámításokat. Tárolásra kerültek a leggyakrabban és legáltalánosabban használt ellipszoidok adatai, valamint a legelterjedtebb vetületi rendszerek vetítési egyenleteit. A rendszer a derékszögű koordináta-rendszert PLANE -ként nevezi meg. Ezt a derékszögű koordináta rendszert lehet használni abban az esetben, ha a vizsgálat szempontjából a vetítési eljárás elhanyagolható vagy a vizsgálati terület túl kicsi. Ilyen esetben az egyes objektumok közti távolságok, ill. szögek túlságosan nagy torzulást nem okozhatnak. A torzulási értékének a vizsgálatát minden esetben el kell végeznünk. Igen nagy általánosságban 1: méretarány felett általában ettől eltekinthetünk. A RESAMPLE modulban végezhetünk kép transzformációt vetületi rendszerek között. Természetesen más derékszögű koordinátarendszert is használhatunk. Az Amerikai Egyesült Államok területén széles körben használt az Universal Transverse Mercator (UTM) vetületi rendszer. A vetületi rendszer dokumentációját a vetületi rendszer paraméter fájlában (.ref) adhatjuk meg. Fontos megjegyeznünk, hogy az összes esetben a raszteres képi fájlok és a vektorfájlok határoló keretei ugyanazt a területet fedik le északi irányultsággal. A raszteres és a vektoros fájlok esetében az origó azonban eltérő. Például annál a raszteres képi fájnál, ahol 10 oszlop és 5 sor van, és egy derékszögű koordináta rendszerben a cellák méretei 10 m x 10 m-esek, a bal alsó cella bal alsó értéke 0, 0 koordinátájú, míg a jobb felső cella jobb felső értéke 100, 50 koordinátájú lesz. Szintén 71

78 12. A geodéziai adatillesztés (georeferencing) megjegyeznénk, hogy az oszlopok és a sorok száma 0 értékkel kezdődik, tehát ez a mátrix 0 és 4 közötti sorszámértékkel és 0 és 9 közötti oszlop értékkel rendelkezik. Az IDRISI dokumentációs fájlok tárgyalásakor már jeleztük, hogy mindkét rendszer, tehát a vetületi rendszer, ill. a távolsági egységek használata lehetséges. A távolság egységek jelzik, hogy egy adott vetületi rendszer két egymást követő egységei között mennyi lesz a tényleges távolság. Tételezzük fel, hogy az előbb említett példában a távolság egysége 2.0. Ebben az esetben a jobb felső egység koordinátái 100, 50, míg a tényleges aktuális hely értékei 200, 100 lesz. Egyszerűen beláthatjuk, hogy a távolság egységekkel megsokszorozhatjuk a ténylegesen alkalmazható koordináta értékek nagyságát. A legtöbb esetben az alapérték 1 egész. Természetesen a távolsági egységek más értékeket is felvehetnek, pl. méter, láb, mérföld, kilométer, szög és radián. Például, ha az adatfájlunk, amelyiknek a koordinátákat az ív perceiben mértük (a fok 1/60-ad része) a távolság egységet fokban lehet megadni, amelynek értéke pont lesz. Mint említettük az IDRISI rendszer több mint 400 REF tartalmaz. Ezek közül egy rendszer épül a WGS84 dátumra, valódi földrajzi koordinátákkal (hosszúság, szélesség). 160 fájl tartalmazza az UTM rendszer paramétereit, szintén a WGS84-es dátumot használva; 40 fájl külön az Észak-Amerikát lefedő UTM rendszer speciális jelzésű NAD27 és NAD83-as rendszerek adatait. Továbbá 253 REF fájl foglalja magában az Amerika Egyesült Államok területén használt State Plane Coordinate System (SPC) Lambert és transzverzális Merkator vetítésen alapuló rendszerének paramétereit. Ahogy az előzőekben leírtuk a REF fájlokat magában foglaló könyvtár az IDRISI programkönyvtárának alkönyvtára, neve GEOREF. Így, ha a program fájlokat tartalmazó könyvtár neve C:\IDRISI Taiga, akkor a vetületi rendszer paraméter fájljai a C:\IDRISI Taiga\GEOREF könyvtárban vannak. Annak ellenére, hogy az IDRISI több mint 400 REF fájlt foglal magában, szükségünk lehet újabb REF fájlok létrehozására, a speciális, kevésbé elterjedt vetületi rendszerek adatainak tárolására. Ezt a következő lépésekkel tudjuk megtenni: 1. Abban az esetben, ha az új rendszer az UTM rendszert használja alapul, akkor az UTMREF modul használata a célszerű. Használata egyszerű, meg kell adnunk, hogy melyik sávban vagyunk, melyik félgömbre esünk (északi, vagy déli), valamint a dátum adatai és az asszociált Mologyenszkij együtthatót. Ezek után a PROJECT modul segítségével elkészíthető az új rendszer paramétereit összegyűjtő REF fájl. 2. Minden más esetben az IDRISI Explorer, vagy az EDIT szövegszerkesztő segítségével tudjuk létrehozni az új vetületi rendszer REF fájlját. Elsőként egy szabadon kiválasztott REF fájlt másoljunk át a kívánt névre, és ezt a fájlt módosítsuk IDRISI Explorer, vagy az EDIT szövegszerkesztő segítségével. 3. A.ref fájl szerkezete Hasonlóan a már bemutatott IDRISI dokumentációs fájlokhoz, a REF fájlok is egyszerű ASCII formátumú adatfájlok, melyeket bármelyik ASCII szerkesztővel lehetőségünkben áll módosítani. Fontos azonban, hogy a fájlok szerkezetét ne változtassuk meg, mert a rendszer a későbbi feldolgozás során nem fogja értelmezni a módosított adatszerkezetet. 72

79 12. A geodéziai adatillesztés (georeferencing) Az első sor egyszerű feliratnak számít, nincs analitikai szerepe. A második sor jelenti a vetületet. Az IDRISI ezen verziójában a következő vetületetket támogatja a rendszer: Mercator, Transverse Mercator, Gauss-Kruger, Lambert Comformal Conic, Plate CarrÉe, Hammer Aitoff, Lambert Noth Polar Azimuthal Equal Area, Lambert South Polar Azimuthal Equal Area, Lambert Transverse Azimuthal Equal Area, Lambert Oblique Azimuthal Equal Area, North Polar Stereographic, South Polar Stereographic, Transverse Stereographic, Oblique Stereographic, Albers Equal Area Conic, Sinusoidal, none (pl.: geodéziai koordináknál). A raszter és vektor adatok vetületi rendszereinek megváltoztatására két modul áll rendelkezésünkre. Vetület nélküli sík koordinátákkal ellátott (plane) adatok esetében az RESAMPLE utasítást tudjuk használni. A transzformációs egyenlet együtthatóit a régi és az új rendszerben megtalálható, ismert koordinátájú pontok, un. illesztő pontok segítségével közelítő módszerekkel határozzuk meg. Az illesztő pontok koordinátáit mind a két rendszerben meghatározva egy un. megfeleltetési fájlba foglaljuk, amelyre a számítási eljárás futtatása alatt lesz szükségünk. Ezt a transzformációs eljárást gumilepedő, vagy rubber sheeting transzformációnak is nevezzük. Abban az estben, ha mind a két vetületi rendszer adatai ismertek és a két rendszer rendelkezik REF fájlal, akkor az előzőekben már leírt PROJECT nevű modult tudjuk felhasználni. A számítási eljárások elvégzéséhez csak a két vetületi rendszer paramétereit és az átszámítandó pontokat kell megadni. 73

80 14. fejezet GIS példafeladatok 1. Fő munka könyvtárnak (IDRISI Explorer/ Pojekt fül / Working Folder) C:\IDRISI Tutorial\Using IDRISI mappát állítsuk be. 2. Megjelenítés 1. FELADAT: A Display Launcher ablakban válasszuk a vektor réteget, és a SIERRAFOREST fájlt. A szimbólum fájl beállításánál szintén a fájl listából jelöljük ki a FOREST-et. Kattintsunk az eszköztárban a kurzor lekérdező mód ikonjára (rózsaszín kérdőjel piros nyíllal) és az egérrel az erdő poligonjaira mutatva, jelenítsük meg az egyedi azonosítójukat (ID). Ha a Composer / Feature Properties eszközt bekapcsolva végezzük ezt a műveletet, a Composer ablak alatt megjelenő panelban láthatjuk a poligonok adatait részletesebben. Most adjuk hozzá a SIERRANDVI raszter fájlt, melyhez az NDVI paletta fájlt válasszuk ki a Symbols könyvtárból. (Ez egy űrfelvételből készített növényzeti biomassza térkép.) Mivel a kurzor lekérdező mód még be van kapcsolva, a térképre kattintva most a raszter réteg pixeleinek az értéke lesz látható (minden pixel rendelkezik 1 numerikus értékkel). Jelenleg a raszter kép teljes egészében takarja az előző vektor fájlt. A Composer ablakban fent a fájl neve mellett lévő pipát ki-be kapcsolva a réteget megjeleníthetjük, illetve kikapcsolhatjuk. Ahhoz, hogy a vektor réteg kerüljön a raszter réteg felé a Composer ablakban változtassuk meg a fájlok sorrendjét kijelöljük a vektor fájlt, lenyomva tartjuk az egér bal gombját és a raszter fájl elé helyezzük. Az üres terület kivételével a poligonok eltakarják a háttérben lévő raszter fájlt, így meg kell változtatni a szimbólumot. Ehhez a Composer ablakban a SIERRAFOREST réteget jelöljük ki, és kattintsunk a réteg tulajdonságai (Layer Properties) gombra. MINDIG AZ AKTÍV RÉTEG BEÁLLÍTÁSAIT TUDJUK MÓDOSÍTANI! Nyomjuk meg az Advanced Palette/Symbol Selection gombot, amely több mint 1300 palettát és szimbólumot biztosít nekünk. Válasszuk az egységes - None (Uniform), és a keresztezett X-stripe szimbólum típust, a minta színe legyen kék (a felkínált 4 lehetőség közül bármelyik). Most már láthatjuk az alatta lévő teljes réteget. 2. FELADAT: Nyissuk meg a SIERRADEM fájlt az alapértelmezett IDRISI Quantitaive palettával, így a színek közvetlenül a terület magasságát jelölik, de nem felel meg a topográfiai jellemzőknek (nem látszik a lejtő 74

81 13. GIS példafeladatok formája). Ezért elsőként válasszuk a domborzatárnyékolás almenüt (GIS Analysis / Surface Analysis / Topographic Variables / HIILSHADE). Digitális magasság modellből (SIERRADEM) készíthetünk domborzatárnyékolással ellátott felszínt, melynek a neve legyen SIERRAHS, minden más beállítás maradjon alapértelmezett. Megjelenés után zárjuk be az ablakot. Kattintsunk a SIERRADEM térképi ablakára, majd a Composer / Add Layer gombra kattintva válasszuk a raszter típusú réteget és a SIERRAHS fájlt, szürke palettát (Greyscale) alkalmazzunk. A Composer-ben ragadjuk meg egérrel és helyezzük a SIERRADEM fájlt a domborzatárnyékolás felé. Majd nyomjuk meg a Composer ikonsorából az elsőt (Blend), melynek segítségével a felső kijelölt réteg színeit 50-50% arányban összefűzi az alól lévő réteg színeivel. Az arány módosítására a Layer Properties / Visibility fül alatt van lehetőség. A Composer / Add Layer gombra kattintva adjuk hozzá a LAKES nevű raszter réteget. A Layer Properties-en belül nyomjuk meg az Advanced Palette/Symbol Selection gombot és válasszuk az egyszínű None (Uniform), kék (blue) valamelyikét. Majd nyomjuk meg a Composer ikonsorából az utolsót (transparency), mely a kiválasztott réteg hátterét (ahol az érték 0) átlátszóvá teszi. 3. FELADAT: Az egymással speciális kapcsolatban lévő fájlok egybefűzése csoportos, vagy group fájlokat eredményez. Nyissuk meg az File menü / IDRISI Explorert, és kattintsunk a File fülre a fájlok listázásához. Jelöljük ki a felsorolt fájlokat együtt: SIERRA1, SIERRA2, SIERRA3, SIERRA4, SIERRA5, SIERRA7, SIERRA234, SIERRA345, SIERRADEM, SIERRANDVI. A kijelölés történhet a SHIFT (csoportosan) vagy CTRL (egyenként) gomb folyamatos lenyomásával. Ezt követően jobb-klikk és válasszuk a létrehozás (CREATE / RASTER GROUP) lehetőséget a menüből. A létrejött fájl az alapértelmezett rastergroup.rgf nevet kapja, melyet módosítsunk SIERRA ra. A fájl nevet kijelölve, a hozzá tartozó leíró adat (Metadata) az alsó panelben megjelenik. A group fájlok esetén az alkotó fájlok listája olvasható itt. A sorrend legtöbb esetben nem lényeges, kivéve az idősoros elemzéseket, azonban bármikor megváltoztatható a Metadata panelen belül. A group fájltól függetlenül a részét képező fájl külön is megnyitható, azonban bármely pixel elhelyezkedése esetében meg tudjuk állapítani a teljes csoportban a rá vonatkozó értékeket. Jelenítsük meg az egyik alkotó fájlt, majd kattintsunk a Composer / Feature Properties gombra. Ezt követően az egér bal gombjával kattintsunk változó pixelekre és figyeljük a tulajdonságokat mutató dobozt. 75

82 13. GIS példafeladatok 4. FELADAT: A kompozit egy 24 bit-es színes, műholdfelvételből speciális modullal készített réteg. Kétféleképpen tudjuk elkészíteni. 1. Zárjunk be minden párbeszéd ablakot. Nyissuk meg a SIERRA4 fájlt, majd adjuk hozzá a SIERRA5 és a SIERRA7 raszter fájlokat, bármilyen palettát használhatunk. Most egymás fedésében láthatóak. A Composer ablakban a fájlokat egyenként kijelölve, nyomjuk meg a hozzá rendelni kívánt RGB színnek megfelelő ikont. (SIERRA7-hez a piros, SIERRA5-nél zöld, SIERRA4 esetén kék) Bármelyik gomb ismételt megnyomásával a hatást megszüntetjük. 2. Nyissuk meg a Display menü / COMPOSITE modulját. Az input fájlokhoz az előzőeknek megfelelően rendeljük a színeket, és nevezzük el az eredmény fájlt SIERRA457-nek, a többi beállítást hagyjuk alapértelmezetten. 5. FELADAT: Zárjunk be minden térképi ablakot. Az eszköztáron belül kattintsunk a Fly Through (repülőgép) ikonra. A modul működtetéséhez egy digitális magasság modellre van szükség (DEM), és egy fedő (drape) rétegre. A domborzatként (surface image) nevezzük meg a SIERRADEM fájlt, fedőrétegnek (drape image) pedig a SIERRA345 rasztert. Ha a terület domborzata megkívánja túlmagasítást, vagy alacsonyítást is lehet alkalmazni, a nyújtás értékét Exaggeration value növelheti, vagy csökkentheti ennek megfelelően. A párbeszéd ablakban a repülőgép irányításához szükséges billentyűzet kódot figyelmesen nézzük át indítás előtt, egyszerre több is alkalmazható! A kép megjelenését követően maximalizálhatjuk az ablak méretét. (Min. 256 MB RAM szükséges a működtetéséhez). 76

83 13. GIS példafeladatok 6. FELADAT: A megvilágítás (illuminate) modul segítségével 3 dimenziós nézetben megjeleníthetjük a felszínen az árnyékot és a napsütés hatását is. Ez az eszköz olyan esetekben segít, amikor a színkulcs nem teszi lehetővé, hogy a domborzati formák jól láthatóak legyenek. Futtassuk a Fly Through modullt a SIERRADEM (surface image) és a SIERRAFIRERISK (drape image) fájlokkal, és vizsgáljuk meg a domborzatot. Most nyissuk meg a Display menü / ILLUMINATE modult. A fájl, amelyet árnyékolni szeretnénk (256 color image to be illuminated) a SIERRAFIRERISK, a paletta a hozzá tartozó SIERRAFIRERISK paletta fájl, a magassági modell (DEM) a SIERRADEM legyen, a kimeneti fájlt pedig nevezzük el SIERRAILLUMINATED-nek. Az eredmény hasonló lesz a Blend modullal megjelenített térképhez, azonban a különbség az, hogy most egy képet állítottunk elő, amelyet fedőrétegként alkalmazhatunk. Futtassuk ismét a Fly Through modullt a SIERRADEM (surface image) és a SIERRAILLUMINATED (drape image) fájlokkal, és vizsgáljuk meg a domborzatot. 7. FELADAT: A most következő feladatban megtanuljuk, hogyan lehet az azonos vetületi rendszerbe tartozó vektoros és raszteres adatokat együttesen megjeleníteni, és mint térképi kompozíciót elmenteni. jelenítsük meg a WESTUSE nevű képet. Rendeljük hozzá a WESTUSE színpalettát és kapcsoljuk be a jelmagyarázatot (legend) és a kép címét (title) is. Ez a kép az Egyesült Államok Massachuesetts államának földhasználati térképét 77

84 13. GIS példafeladatok ábrázolja Westboro megyében. A képre olyan további tematikus információkat szeretnénk felrakni, amelyek az úthálózatot, helységneveket ábrázolják. Ezen tematikus információk vektor fájlokban vannak tárolva. Nyomjuk meg a Composer/ Add layer gombját és jelöljük ki WESTROAD vektorfájlt, WESTROAD palettát alkalmazzunk hozzá. Majd ismételten egy vektor réteget adjunk a kompozícióhoz, melynek neve WESTBOROTXT. Most újabb jelmagyarázatot szeretnénk megjeleníteni, a WESTROAD fájlhoz. Ehhez kattintsunk a Composer / Map properties gombra, majd nézzük meg, hogy a Legend fül alatt, milyen sorokat láthatunk. Most 1 jelmagyarázat látható. Válasszuk a második sorban a legördülő menüből a WESTROAD fájlt és tegyük láthatóvá (visible), változtassuk meg a betűtípust sötétlilára és dőlt formátumra a (Select font) lehetőségnél. OK. A megjelenést követően kattintsunk kétszer az új jelmagyarázatra és helyezzük át a másik jelmagyarázat alá. A térkép feliratát változtassuk meg Westborough, Massachusetts -re, úgy jobb klikkel rákattintunk a feliratra és ismét a tulajdonságok beállítására szolgáló ablak jelenik meg. (Ezt a műveletet bármelyik térképi elemnél elvégezhetjük.) A felirat betűtípusa legyen Times New Roman, félkövér, 22-es méretű, zöld színű. Ismét hozzuk fel a Map properties ablakot és válasszuk a Graphic Inset fület, és keressük meg (browse) a WESTBORO.BMP fájlt. Állítsuk be a nyújthatóságot (stretchable). OK. Majd helyezzük át a megjelenő ábrát és méretezzük át. Most a vonalas aránymértéket állítsuk be (Map properties / Scale bar fül), méter legyen az alapegység, 4 osztás (division), és 2000 m hosszú legyen. A térképi ablak háttérszínét a background fül alatt változtassuk meg. Válasszuk a Map window background melletti négyzetet és a megjelenő párbeszédablakban az egyéni színek definiálása gombra nyomva, állítsuk be a vörös, zöld, és kék színek értékeit a következőképpen: 255, 221, 157. Mivel a térképi ablakban számos elem található, mindegyik külön háttérrel rendelkezik. Ahhoz, hogy azonos színű legyen minden elem háttere pipáljuk ki az Assign map window backgroud color felirat melletti négyzetet. Az eddigi beállításokhoz hasonlóan helyezzünk el északi irányt mutató nyilat (North arrow) is a térképen. A kész térképi kompozíciót mentsük el (Composer / save). bmp képformátumban. 3. Paletta / szimbólum fájl készítés 8. FELADAT: Topográfiai térképhez készítsünk új palettát. Nyissuk meg a Display menü /Symbol Workshop, vagy a hozzátartozó ikon segítségével a paletta szerkesztőt. Egy ablakot láthatunk, mely ig tartalmaz, összesen 256 négyzetet, mely a paletta színeit fogja reprezentálni. Kattintsunk a 0-s négyzetbe, és határozzuk meg a fájl típusát- paletta, és adjuk meg a nevét ETDEM. Az első négyzet színe legyen fekete. Majd határozzuk meg a 17. négyzet színét a következőképpen: vörös R-136, zöld G 222, kék B 64 és OK. A köztes négyzetek kitöltéséhez a Blend gomb mellett állítsuk be a 0-17-ig terjedő tartományt és nyomjuk meg a gombot. Ezzel a két megjelölt cellák színét keveri össze a hiányzó cellákban. Az 51-es cella RGB színe legyen: 255, 232, 123. Majd végezzünk ismét blend műveletet a cellák között. A következő a 119-es cella, melynek az RGB színe 255, 188, 76. Majd végezzünk ismét blend műveletet a cellák között. A 238-as cellában RGB: 180, 255, 255 színt állítsunk be, majd a cella között blendelést hajtsunk végre. Végül a 255-ös cella legyen fehér RGB:255, 255, 255, és dolgozzuk össze a színeket a cellák között. Mentsük el File/ Save 78

85 13. GIS példafeladatok paranccsal és lépjünk ki a paletta szerkesztőből. Megjelenítéshez kiválaszthatjuk például a SIERRADEM fájlhoz palettaként a most elkészített fájlt. Azonban ha a raszter réteg neve megegyezik a paletta fájl nevével, akkor nincs szükség a paletta fájl külön kiválasztására, mivel az IDRISI automatikusan ezzel nyitja meg a raszter réteget. (ETDEM raszter fájl) 9. FELADAT: Az elkészített térképünkre (ETDEM) helyezzük rá az ETPROV nevű vektor fájlt, mely vékony fekete vonallal jelenik meg eléggé élesen látható. Készítsünk tehát egy új szimbólum fájlt hozzá, mely szürke színt fog alkalmazni. Nyissuk meg a Display menü /Symbol Workshop, vagy a hozzátartozó ikon segítségével a szimbólum szerkesztőt. Kattintsunk az első mezőre és a megjelenő ablakban állítsuk be a vonal (line) típust és a neve legye GREY. Az első cellában lévő vonal legyen folytonos (solid) stílusú, 1 pixel vastagságú (width), és a színe RGB:128, 128, 128. Azért, hogy minden cella ugyanilyen (0-ban szereplő) legyen, ig, a COPY gomb megnyomásával végezzük el stílus másolását. Mentsük el File/ Save paranccsal és lépjünk ki a szerkesztőből. Most a Composer/ Layer Properties gomb megnyomását követően válasszuk ki az ETPROV fájlhoz a mi GREY szimbólum fáljunkat. 79

86 13. GIS példafeladatok 4. Szöveges réteg létrehozása 10. FELADAT: Etiópia tartományaihoz feliratot készítünk. Nyissuk meg a Display menü /Symbol Workshop szerkesztőt, a fájl típusa text- szöveg legyen, és nevezzük el PROVTEXT nek. A 0-s szimbólum beállításait végezzük el 12-es betűméret, félkövér, dőlt, Times New Roman, vöröses színű legyen. Ezt másoljuk át a többi cellába is a COPY paranccsal, mentsük el és lépjünk ki. Kész a szimbólum fájl, és most készítjük el a text szöveges vektor réteget. Ha ránézünk a térképünkre, akkor láthatjuk, hogy a legfelső észak-nyugati tartomány felől indulva 11 területet számolhatunk meg, és a középső régióban további 2-őt, egy északit és egy délit, így összesen 13 tartománynak fogunk feliratot készíteni. A digitalizálás során is ezt a sorrendet követjük. Az END billentyű megnyomásával nagyítsuk fel a térképi ablak méretét. Kattintsunk a digitalizáló ikonra (célkereszt), és válasszuk az új réteg létrehozását- második sor. Gépeljük be a réteg nevét: PROVTEXT, válasszuk ki a text szöveg fájltípust, és állítsuk be a PROVTEXT szimbólum fájlt, amit készítettünk. OK. A legfelső észak-nyugati tartomány közepébe kattintsunk bal egér gombbal és írjuk be TIGRAY, mint feliratot. A panel alsó harmadában be lehet állítani, hogy a ponthoz képest, ahol elkezdtük a digitalizálást a szöveg milyen helyzetet vegyen fel. Automatikusan középre van állítva, így a kezdőponttól mindkét irányban egyenlő távolságra fog a szöveg megjelenni. Az OK megnyomása után a térképen állítsuk be a szöveg futásának irányát és kattintsuk ismét bal egér gombbal. (lásd: Interaktív műveletek alfejezetben) Ha elrontottuk a feliratot utólag majd lesz lehetőségünk a javításra. Ha befejeztük a feliratozást jobb egér gombbal zárjuk le és mentsük el az (lefelé mutató nyíl) ikon segítségével. A tartomány nevek a következők: 1. Tigray 2. Welo 3. Harerge 4. Bale 5. Sidamo 6. Gamo Gofa 80

87 13. GIS példafeladatok 7. Kefa 8. Ilubabor 9. Welega 10. Gojam 11. Gonder 12. Shewa 13. Arsi Az elrontott felirat kitörléséhez kattintsunk a törlés (piros x) ikonra és mutassunk a szövegre, JEGYEZZÜK MEG a felirat azonosító számát (ID) majd ha kijelöltük, nyomjuk meg a Delete billentyűt. Ezután újra a digitalizáló ikonra kattintsunk és a tartomány közepébe írjuk be ismét a megfelelő szöveget, orientáljuk a megfelelő irányba, és jobb klikkel zárjuk le a digitalizálást és mentsük el (lefelé mutató nyíl). 5. Adatbázis lekérdezés példafeladat Az attribútum alapján történő lekérdezés mindig néhány, általunk rögzített feltétel szerint történik, megvizsgálva a kérdéses területet, hogy a feltétel teljesül, vagy sem. Ebben a feladatban megismerkedünk a földrajzi információs rendszerek legalapvetőbb műveletével. A cím megtévesztő lehet, azonban, ha belegondolunk, hogy a földrajzi információs rendszerek adatbázisát többnyire grafikus adatok jelentik, így világossá válik, hogy a fejezetben most a grafikus adatokból felépített adatbázis lekérdezéséről van szó. Az első ilyen lekérdezés az elhelyezkedés szerinti lekérdezés (query by location), azaz mi található az adott helyen?. A második típusú lekérdezés az attribútum, vagy információs kód szerinti lekérdezés (query by attribute), vagyis hol találhatók azok a helyek, ahol az információs kód (attribútum) egyenlő pl. 16-al?. Amikor a kurzort a kép területén mozgatjuk, alul a státusz sorban láthatjuk a kurzor X és Y koordinátáinak változását. Ha a kurzort átkapcsoljuk interaktív lekérdező üzemmódba (rózsaszín kérdőjeles ikon), akkor rákattintva egy képpontra a státusz sorban megjelenik a pont információs kódja, pl. Z=23. Ezzel az egyszerű művelettel megoldhatjuk az első típusú lekérdezést. Ha egy olyan feltétel rendszerünk van, amelyik több attribútum együttes vizsgálatát is megköveteli, 81

88 13. GIS példafeladatok akkor az átlapolás (OVERLAY) utasítást kell használnunk a megfelelő területek kiválasztásához. A most következő feladat részletesen szemlélteti ezt a feldolgozási sort. 11. FELADAT: Fő munka könyvtárnak (IDRISI Explorer/ Pojekt fül / Working Folder) C:\IDRISI Tutorial \ IntroductoryGIS mappát állítsuk be. Jelenítsük meg a DRELIEF nevű képet, használjunk IDRISI Default Quantitative palettát. Használjuk a kurzor lekérdező módot, az adatok megismeréséhez. A kép Mauritánia, egy Szenegál-folyó menti területét ábrázolja. A Szenegál-folyó határfolyó Mauritánia és Szenegál között. Bennünket csak a Mauritániához tartozó terület érdekel, ezért a szenegáli területeket nem digitalizáltuk, így itt az információs kódok értéke 10 méter tszf magasság. A kérdéses területen az esős évszak után a helyi földművesek gabonanövényeket termesztenek. Azonban a száraz évszak alatt, a nagyon kevés csapadék miatt a mezőgazdasági termelés folyamatosan visszaesik. Tehát a növénytermesztésre csak a vizek visszahúzódása utáni nagyon rövid időszakban van lehetőség. Ilyen feltételek mellett a cirok az a gabonanövény, amelyik a térségben a legelterjedtebb. A térség fejlesztési terve alapján egy gátakat kívánnak emelni a folyó körül, távolabb az északi parttól. Így a nedvesebb időszakokban az öntöző víz rendesen eljut a földekre, de a gátak segítségével a száraz évszakban hosszabb ideig lehet tartani a vizet. Ezáltal növelhető a cirok termesztésére alkalmas terület nagysága. Figyelembe véve a folyó szabályozás utáni vízszintjét, a gravitációs öntözésre alkalmas területek magassága kilenc méter alatt kell, hogy legyen. A vízellátáson kívül, figyelembe kell vennünk a talaj típusát is, mivel egyes talajfajták jobban tárolják a nedvességet, mint más típusok. Továbbá a talajok termékenysége is eltérő a cirok szempontjából. E két szempontot szem előtt tartva, az agyagos talajok kívánatosak a ciroktermesztés számára. A gátak megépítése előtt azonban tudni szeretnék, mennyire lesz hatékony a gátak alkalmazása, azaz hány hektár lesz alkalmas az öntözéses művelésre. Ha a legtöbb területen nem megfelelő a talaj a termelés fokozására, akkor valószínűleg egy másik körzetet kell kijelölni a fejlesztés számára. Azonban ha a területen jók a talajok, akkor várhatóan növelni tudják a ciroktermesztés mennyiségét. Ebben a feladatban térképezni és kijelölni fogjuk azokat a területeket, amelyek megfelelőek az öntözéses ciroktermesztés számára. Az ilyen jellegű feladatok az összetett lekérdezés klasszikus esetei. Tehát ki kell jelölnünk az összes olyan területet, ahol: öntözhető a terület ÉS agyagos talajok találhatók. Alakítsuk ki a feladat megoldásához kartográfiai modellünket. Először határozzuk meg, hogy mi lesz a végeredmény. Megoldásként egy olyan táblázatot szeretnénk kapni, amelyik hektárban ábrázolja a megfelelő területek nagyságát. Ehhez egy képet kell készítenünk, amelyik csak az optimális területeket tartalmazza, majd a kép felbontása alapján ezen foltok nagysága, területe kiszámítható. Azt a képet, amelyik a jó területeket fogja tartalmazni BESTORG-nak nevezzük. A probléma ismertetésénél két feltételt szabtunk meg a jó területek ismérveként. Az első, hogy öntözhető legyen, a második, hogy agyagos talajúnak kell lennie. Mindegyik feltételt egy-egy tematikus képen fogjuk ábrázolni, így létrehozunk egy kép fájlt az öntözhető területek számára: FLOOD, és egyet az agyag talajok számára: BESTSOIL. Ahol ez a két feltétel (kép) fedi egymást ott találhatók a megoldás számára megfelelő területek. Mivel a BESTORG nevű állomány egy többszörös feltételrendszer együttes megoldása, ezért a megoldás csak logikai műveletekkel végezhetjük el. Ennek érdekében a két feltétel együttes teljesülését a BOOL-algebra szerint fogjuk vizsgálni. A FLOOD és a BESTSOIL nevű képek csak egyegy feltételt tartalmaznak. Ahol a feltétel teljesül ott a képek információs kódja 1, ahol a feltétel nem teljesül, ott az információs kód 0. Az ilyen képeket logikai képeknek (BOOLEAN) nevezzük. A feladatban a két feltétel együttes teljesülését úgy tudjuk meghatározni, hogy megkeressük azokat a helyeket, ahol mind a FLOOD, mind a BESTSOIL képeken 1-es érték található. Ez azt jelenti, hogy keressük azokat a helyek, ahol a FLOOD képen 1-es, ÉS a BESTSOIL képen is 1-es információs kód található. A logikai ÉS művelet a mátrixelmélet alapján a szorzásra vezethető vissza. Tehát, hogy megkapjuk a kívánt eredményt, a két képet össze kell szorozni. A logikai képek esetében az attribútum értéke 1, ahol a feltétel igaz és 0, ahol a feltétel hamis. Vizsgáljuk meg a terület minden pixeljét, hogy a két képen milyen attribútumok vannak. Ha a FLOOD képe 1, azaz a terület öntözhető, összeszorozzuk a BESTSOIL attribútumával, ami akkor 1, ha ott agyagos talaj van. Így a BESTORG képen ez a pixel az 1-es értéket fogja kapni. Minden más esetben a BESTORG kép pixeljei 0-s értéket kapnak, azaz rossz területnek soroljuk be, mert ott a terület vagy nem öntözhető, vagy a talaj típusa nem agyagos. 82

89 13. GIS példafeladatok A FLOOD képet a digitális domborzat modell segítségével tudjuk elkészíteni, ugyanis az öntözhető területek magassága 9 méter alatt van. Így a DRELIEF kép értékeit két osztályba kell csoportosítanunk kilenc méter alatti és kilenc méter feletti magasságokra. Azok a helyek, amelyek kilenc méternél alacsonyabban vannak az öntözhető területek, azok kapják az 1-es értéket és a kilenc méternél magasabb területek a 0-s értéket, mivel ott nem lehet gravitációsan öntözni. Hasonlóan el tudjuk készíteni a jó talajokat tartalmazó BESTSOIL nevű logikai képet. A DSOILS nevű képen a terület különböző talajainak elhelyezkedése található. A kép információs kódjai az egyes talajtípusokat jelölik. Itt is a DSOILS képet két csoportra kell bontanunk, 1-es értéket kapnak az agyagos talajok, míg 0-t a nem agyag talajok. Ezzel az elvi megoldás végére értünk. Készen van a kartográfiai modellünk. Most vizsgáljuk meg a DREIELF képnek a jellemzőit a Composer abalak/ Layer Properties / Properties fül alatt, minimum és maximum értékeket keressük meg. Indítsuk el a Gis Analysis / Database Query / RECLASS modult, input fájl DREIELF, output fájl a FLOOD lesz. Töltsük fel a táblázatot az újraosztályozási értékekkel: Érték hozzárendelése: 1 Értéktől: 0 Kisebb értékig mint: 9, illetve a második sorba: Érték hozzárendelése: 0 Értéktől: 9 Kisebb értékig mint: 16 83

90 13. GIS példafeladatok Jelenítsük meg a DSOILS nevű talajtérképet és használjuk a QUALITATIVE színpalettát, valamint a jelmagyarázatot. Melyek azok az attribútum értékek, amelyek az agyagtalajokat jelentik? A kívánt logikai kép elkészítéséhez megint a RECLASS eljárást fogjuk használni. Most készítsük el az optimális talajok logikai képét, azaz válasszuk ki az agyag talajokat. Az eredmény kép neve BESTSOIL lesz. Az újraosztályozás szempontjai a következők: Érték hozzárendelése: 0 Értéktől: 0 Kisebb értékig mint: 2 Érték hozzárendelése: 1 Értéktől: 2 Kisebb értékig mint: 2 Érték hozzárendelése: 0 Értéktől: 3 Kisebb értékig mint: 6 Felhívjuk a figyelmet arra, hogy az újraosztályozás során a számunkra nem hasznos talajtípusok a 0-ás értéket, míg a hasznos talajok (a feladat esetében ez csak 2-es típusú) az 1-et kapják. Mivel az eredeti talajtérkép tartalmaz még a 2-nél nagyobb számunkra nem hasznos talajokat is, ezért a 2-nél nagyobb értékeket is 0-ra kell cserélnünk. Ez a magyarázata annak, hogy három feltételt adtunk meg az újraosztályozásban. A harmadik szempontnál megadott 6-es érték szintén egy tetszőlegesen felvett nagy érték, aminél nagyobb információs kód biztosan nem található a kép területén. A logikai művelet ebben az estben az ÉS művelet, amit az IDRISI rendszeren belül az OVERLAY eljárással tudunk végrehajtani. Az OVERLAY már két meglévő képfájl között végez el egyszerű számtani műveleteket, aminek az eredménye is egy kép lesz. Indítsuk el GIS Analysis/ Database Query / Overlay modult és szorozzuk össze a FLOOD és a BESTSOIL nevű képeket. Az eredmény fájl neve BESTSORG legyen. A BESTSORG azokat a helyeket fogja megmutatni, ahol az öntözési ÉS a talajtípus szerinti feltétel együttesen teljesül. A következő lépés a BESTSORG kép által megmutatott megfelelő területeknek a terület-meghatározása lesz hektárban. Ehhez indítsuk el a GIS Analysis/ Database Query / AREA modult és a BESTSORG nevű képet adjuk meg bemenő adatként. Az eredményeket táblázatos (TABULAR) formában kérjük, valamint hektár egységben. Így a 0 és az 1-es pixelek összterületét kaptuk meg. A BESTSORG kép esetében három különálló foltot találunk, amelyek úgy néznek ki, mintha egy-egy kitöltött poligont alkotnának. Azonban a raszter alapú rendszerek, így az IDRISI is, a tulajdonságokat csak egyedül álló pixelekben tudja tárolni. Ezért a BESTSORG három különálló foltját, ahol az információs kód mindenhol ugyanaz, például 1, az IDRISI egyetlen felületként értelmezi. Ezért közvetlenül nem lehetséges az önálló foltok 84

91 13. GIS példafeladatok területének meghatározása. A problémát csak egyféle módon lehet megoldani: ha minden egyes különálló folthoz más és más információs kódot rendelünk hozzá. Ezt a feladatot a GROUP nevű eljárás végzi el. A GROUP modul az egybefüggő foltokat alkotó pixelek attribútumait egy a folthoz hozzárendelt sorszámra cseréli ki. Az eljárás a képet a bal felső sarokból kezdve vizsgálja. A legelső pixel új attribútuma 0 lesz, majd a program megvizsgálja a pixel szomszédját. Ha annak az attribútuma az első pixel információs kódjával egyezik meg, akkor a második pixel egy foltot alkot az elsővel, így annak új attribútuma is 0 lesz. Amennyiben a második pixel attribútuma különbözik az elsőjétől akkor, mint egy másik folt pixelje, egy új foltazonosítót kap. A térbeli folytonosság vizsgálata két módon lehetséges. Az első esetben egy pixel akkor tartozik hozzá egy folthoz, ha az azonos attribútumú pixelek egy vonalat alkotnak (jobbra, balra, felfelé, lefelé). A második esetben a pixel akkor sorolható egy folthoz, ha a pixel vagy egy vonalban található, vagy átlósan helyezkedik el. Ezt az utóbbi döntési módszert diagonális vizsgálatnak hívjuk. A két módszer használatának eldöntése az adott feladattól függ. Futassuk le a GIS Analysis/ Contex operator /GROUP modult, input a BESTORG, végeredmény kép neve PLOTS legyen, és a szomszédossági vizsgálatnál vegyük figyelembe a diagonálisokat is. Állítsuk át a kurzort lekérdező módba, hogy megvizsgáljuk az egyes foltok attribútumait. Figyeljük meg, hogy minden egyes folt eltérő attribútummal rendelkezik-e. A különálló foltok közül három tűnik alkalmasnak a mezőgazdasági termelés szempontjából. A többi csak háttér. Mielőtt nekilátnánk a három kiválasztott folt területének meghatározásához, a zavaró háttér foltok eltüntetése érdekében minden egyes apró háttér folthoz a 0-s értéket rendeljünk, ezáltal csak a számunkra fontos három folt marad meg 0-tól különböző információs kóddal, így a területszámítás is világosabb eredményt szolgáltat. Így olyan képet kell készítenünk, amelyen csak az általunk kiválasztott fontos területek szerepelnek és mindegyik foltnak különböző az információs kódja, minden háttér információs kódja pedig 0. A legegyszerűbb az OVERLAY segítségével, a BESTORG-ot szorozzuk össze a PLOTS al, az eredmény kép legyen PLOT2 legyen. Most készen állunk az AREA modul lefuttatására. Bemenő fájlként a PLOT2-t adjuk meg, és táblázatos formában kérjük le a végeredményt. Most már eldönthetjük, hogy az alábbi területek mérete megfelelő-e. 6. Macro Modeler 12. FELADAT: Az előző feladatot lefuttathatjuk modellező segítségével is. Grafikus környezetben állíthatjuk össze a kartográfiai modellt, és futathatjuk. Válasszuk a Modeling menü / Macro Modeler modult, vagy indítsuk az eszköztárból az ikonja segítségével. Az ablakban kattintsunk a raszter réteg ikonjára és válasszuk a DRELIEF fájlt. Ezután válasszuk a modul ikont és a RECLASS műveletet, ekkor automatikusan megjelenik az output kép ideiglenes fájlnévvel, melyet nevezzünk át FLOOD3-re (jobb klikkel rákattint). A nyíl segítségével kapcsoljuk a DRELIEF fájlt a RECLASS művelethez. A művelet paramétereinek a beállításához kattintsunk jobb klikkel a modul nevére. A paraméter ablakban szintén jobb klikkel lehet megváltozatni a beállítási lehetőségeket. A RECLASS művelethez szükség van egy.rcl újraosztályozási szöveges text fájlra, mely az értékeket tartalmazza. Már korábban ezt létrehoztuk, így csak ki kell választani a listából a FLOOD.rcl fájlt. A Data Entry menü / Edit menüvel, vagy a paraméter ablak RCL fájl legördülő menüjében lévő New gomb segítségével magunk is készíthetünk ilyen fájlt. Az értékek között szóköz, míg a sorok között ENTER kell, hogy szerepeljen. Az előző feladat alapján hozzuk létre a BESTSOIL fájlhoz tartozó újraosztályozási RCL fájlt. Következő modul az OVERLAY, melyet beillesztünk a modellünkbe. Nevezzük át a kimeneti fájlt BESTORG2-re, és kapcsoljuk össze a modult a bemeneti fájlokkal. Ezt követően az OVERLAY modul paramétereit kell beállítani szorzásra (Multiply). Következő lépés a GROUP modul és a hozzá tartozó kimenti fájl (PLOT3) beállítása. Ismételten OVERLAY modult kell alkalmazni a háttér kiválogatására, melynek a kimeneti fájla legyen PLOT4, szintén 85

92 13. GIS példafeladatok szorzás (Multiply) műveletet alkalmazunk. Utolsó lépésként az AREA modult kell kiválasztanunk. Azonban Macro módban nem lehet táblázatos kimenetet kérni az AREA modul esetén, így szintén meg kell adnunk egy kimeneti fájl nevet is, mely legyen SUITPLOT. Mentsük el a modellünket PLOT néven és futassuk le a RUN gomb segítségével. Az eredményül kapott fájl megjelenítése után kapcsoljuk be a kurzor lekérdező módot és vizsgáljuk meg a képet. Láthatjuk, hogy az adott csoporthoz (0, 1, 2, 3) tartozó minden egyes pixelhez az adott csoport területének mérete lett hozzárendelve. Azaz bármelyik pixelre kattintunk a hozzá tartozó összefüggő terület méretét kapjuk eredményül. 7. Térképi algebra Ebben a fejezetben egy másik alapvetően fontos földrajzi információs rendszer funkcióval ismerkedünk meg. Szemben az előző fejezetben ismertetett logikai műveletekkel, itt képek közötti számtani műveleteket fogjuk megismerni. A képek közötti számtani műveletek összességét térkép algebrának nevezik. Ebben az esetben a képek, mint változók szerepelnek a megszokott számtani műveletekben. A képek ilyen fajta kezelését a képek mátrix analógiája biztosítja. A földrajzi információs rendszerek segítségével ezeket a számtani műveleteket nagyon egyszerűen el tudjuk végezni. Az Image Calculator modul segítségével a kép pixeleinek értékeit egy egzakt matematikai formula alapján változtatjuk meg. Ilyen lehet például a kép reciprokjának a képzése, ahol az 86

93 13. GIS példafeladatok új kép értékeit a régi képből számított 1/x függvénnyel kapjuk, de lehetnek a függvények trigonometriai, vagy logaritmus függvények is. Első egyszerű példaként nézzük az előző feladat egyik részének térképi matematikai művelettel történő megoldási lehetőségét. A modult a GIS Analysis/ Database Query menüből, vagy az ikonja (számológép) segítségével indíthatjuk el. Válasszuk a logikai kifejtés (logical expression) műveleti típust, mivel a logikai ÉS műveletet szeretnénk elvégezni. Gépeljük be a kimeneti fájl nevét BESTCALC, amely az eredményt fogja tartalmazni, és összehasonlítható lesz az előző feladatban előállított BESTSORG fájlal. Most a műveleti sort gépeljük be, mely a következő: A kerek zárójel után a szögletes zárójelben mindig a rétegek neve szerepel, melyet legegyszerűbben az insert image gomb megnyomásával egy fájl listából tudjuk kiválasztani. Az ÉS logikai műveletet az AND paranccsal tudjuk elvégezni. Majd nyomjuk meg a process expression gombot. Az eredmény térképünket hasonlítsuk össze a BESTSORG fájl eredményével. Az előző példában bemutatott OVERLAY műveleten túl, térképi algebrával még további két műveletsor végezhető el, ezek a TRANSFORM, és a SCALAR. Az OVERLAY modulban már megismerkedtünk néhány, kép közötti matematikai művelettel, mint pl. a képek összeadása, kivonása, vagy normalizált hányados képzése. A SCALAR és a TRANSFORM modulok olyan eljárásokat tartalmaznak, amelyek csak egy képen végezhetők el. A skalár modul függvényeivel a képek minden egyes pixelének értékét egy konstans számértékkel tudjuk megváltoztatni. Például ha egy digitális domborzat modell (DDM) magassági adatait egy másik alapfelületre szeretnénk átszámítani, elegendő ismernünk a két alapfelület magasságkülönbségét, majd ezt az értéket hozzáadva a digitális domborzat modell értékeihez megkapjuk a kívánt alapfelületre vonatkozó új magasságokat. A transzformációs művelettel egységes matematikai transzformációkat végezhetünk a kép minden pixelén, például trigonometriai számításokat. 13. FELADAT: Ennek a három modulnak a jelentősége a matematikai modellezés során jelentkezik. A most tárgyalásra kerülő feladat során elsősorban a SCALAR és az OVERLAY modul függvényeit fogjuk használni, valamint a REGRESS utasítást a képek által modellezett jelenségek közötti kapcsolatok elemzésére. A feladat során egy agro-klimatikus térképet fogunk elkészíteni Kenya Nakaru járásában. A Kelet-Afrikai Törésvonal kettészeli Nakarut és a Törésvonal mentén számos tó található, amely nagyon fontos táplálékforrást és költőhelyet biztosít a rózsaszín flamingók számára. Jelenítsük meg az NRELIEF nevű képet az IDRISI Default Quantitative palettával. Egy további fájlra is szükségünk lesz az éves átlagos csapadék mennyiség térképre: NRAIN. A kép a terület magassági adatait tartalmazza. A mélyebb területek, mint pl. a Törésvonal, fekete és sötétkék színnel jelennek meg, míg a magasabbak zölddel. Az agro-klimatikus zóna térképek a földrajzi területek 87

94 13. GIS példafeladatok klimatikus alkalmasságát becsülik meg mezőgazdasági haszonnövények termesztési céljaira. Feladatunk elkészíteni Kenya szóban forgó vidékének 1: méretarányú agro-klimatikus térképét (1980, Kenyai Mezőgazdasági Minisztérium készítette). A probléma megoldásához a legfontosabb szempont a klíma és a növények fejlődése közötti összefüggések, amit elsősorban a csapadékossági index és a hőmérséklet befolyásol. A csapadékossági index egy index, ami légköri nedvesség és a párolgási egyensúlyára vonatkozóan, amit a következő formában írhatunk le: csapadékossági index = éves átlagos csapadék mennyiség / potenciális evaporáció. a végeredmény egy olyan kép lesz, amelyen az egyes területeket bizonyos szempontok alapján minősítjük. Ez az osztályozás probléma köre. Az agro-klimatikus zónák a csapadék valószínűségi zónák és a hőmérsékleti zónák speciális kombinációjából számíthatóak az alábbi ábra alapján: szükségünk lesz egy-egy képre, amelyek a hőmérsékleti zónákat (TEMPERZONES) és a csapadékossági index zónákat (MOISTZONES) fogják ábrázolni. Ezek után összekombináljuk a két képet úgy, hogy minden különböző hőmérséklet és csapadékossági index zóna kombináció egy új értéket fog jelenteni a végeredmény (AGROZONES) szempontjából. A csapadékossági index és hőmérséklet zóna térképek előállításához szükségünk lesz egy-egy folyamatos, az egész területre kiterjedő csapadékossági index és hőmérséklet térképre. Ezek a TEMPERATURE és a MOISTAVAIL nevű képek lesznek, ezeket majd más adatokból kell levezetnünk. A hőmérséklet esetében a területről rendelkezünk kilenc meteorológiai mérőállomással, amelyeknek ismerjük az éves hőmérséklet és magassági adatait is. Kelet-Afrikában a magasság és a hőmérséklet nagyon szoros korrelációban van. Így le tudjuk írni a kapcsolatot a két változó között, a kilenc mérőállomás adati alapján. Ha ez a kiszámított összefüggés erős, akkor a kiszámított függvény és a magassági adatok segítségével a hőmérséklet eloszlási térképet el tudjuk készíteni. Most gondoljuk át a csapadékossági index térkép előállítását. A bevezetőben a csapadékossági indexet az éves átlagos csapadék mennyiség és a várható párolgás hányadosaként definiáltuk. Tehát ez előállítható az éves csapadék mennyiség - ez már rendelkezésünkre áll NRAIN - és a párolgás alapján. A párolgást (EVAPO) viszont a publikált magasság és párolgás függvény szerint tudjuk számítani. Ezekkel az újabb lépésekkel a megoldás a következő: 88

95 13. GIS példafeladatok Először a meg kell határozni a kapcsolatot a magassági és a hőmérsékleti adatok alapján a meteorológiai állomások mérései szerint (99.ábra). Azt a statisztikai eljárást, amelyik két adatsor kapcsolatát vizsgálja, regresszió analízisnek hívjuk. Az IDRISI rendszerében a regresszió számítást a REGRESS modullal végezhetjük el. A regresszió elemzi két adott kép, vagy két érték fájl kapcsolatát. A mi esetünkben a táblázatos adatokból a Edit utasítással két attribútum érték fájlt tudunk létrehozni. Az első érték fájl az állomások magasságait, a második pedig az éves középhőmérsékleteket fogja tartalmazni. 89

96 13. GIS példafeladatok Az adatbevitel (Data Entry) menüből az Edit utasítással készítsünk két érték fájlt, ezek nevei ELEVATOIN és TEMPERATURE legyen. Mindkét érték fájl real - azaz valós típusú, erre a két különböző típusú változó összehasonlítása miatt van szükség. Az érték fájlok begépelésénél ügyeljünk arra, hogy mindkét érték fájl két oszlopot fog tartalmazni. Az első oszlop mindkét esetben az állomások sorszáma (1-9), a második azonban vagy az állomások magassága, vagy az állomások éves közép hőmérséklete. 90

97 13. GIS példafeladatok Miután befejeztük az értékfájlok létrehozását, indítsuk el a REGRESS modult az GIS Analysis/ Statistic menüből és válasszuk a regresszió számítást két érték fájl között. Meg kell adnunk a független változó nevét tartalmazó érték fájlt. A független változó minden esetben a kiváltó ok, esetünkben a magasság, ugyanis a magasság változása miatt változik a hőmérséklet is. Tehát gépeljük be független változóként (independent) az ELEVATION állományt és függő változóként (dependent) a TEMPERATURE, majd nyomjuk meg az OK gombot. A REGRESS modul kirajzolja az összefüggés grafikonját, valamint a kiszámított egyenletet és a korrelációs együttható ( r ) értékét. A korrelációs együttható értéke 1 és -1 között változhat. Az 1 és -1 érték szoros kapcsolatot mutat, míg ha az r értéke 0 körüli akkor a két adatsor között nincs kapcsolat. A negatív előjel a fordított kapcsolatot jelenti, ekkor a független változó értéke nő, azonban a függő változó értéke csökken. Esetünkben a korrelációs együttható: , ami nagyon erős fordított kapcsolatot mutat a kilenc állomás esetében. A lineáris függvényt a következő formában tudjuk felírni: 91

98 13. GIS példafeladatok Y = a + b * X Ahol X a független változó, Y a függő, a az eltolás Y irányban, és b a meredekség. Ezek alapján a magasságok, és az éves középhőmérséklet a következő módon függ össze: TEMPERATURA = * [NRELIEF] A kiszámított összefüggés azt jelenti, hogy bármelyik pontban megkaphatjuk a hőmérséklet értékét, ha a pont magasságát megszorozzuk és hozzáadunk oc-t. Ezt az egyszerű matematikai modellt fogjuk felhasználni a hőmérséklet eloszlás térkép elkészítéséhez. Az GIS Analysis/ Statistic menü/ SKALAR modul, a Macro Modeler, vagy az Image Calculatorral is meg lehet oldani. 1. változatban az Image Calculatort fogjuk használni. Válaszuk a matematikai művelet opciót, és gépeljük be a az output fájl nevét: TEMPERATURE, és gépeljük be az előző képletet. Mentsük el a képletet a save expression gomb megnyomásával és a TEMPER nevet írjuk be. 2. változat: Az GIS Analysis/ Mathematical operators menüből indítsuk el a SKALAR modult. Elsőként az NRELIEF állományt adjuk meg input fájlként, és egy ideiglenes TMP nevű állományt adjunk meg eredmény fájlként. Válasszuk a szorzást és gépeljük be az állandó értékét: ot. Majd indítsuk el újból a SKALAR utasítást, de most a TMP nevű állomány adjuk meg kiindulásként, és eredményként a TEMPERATURE nevet írjuk be. Most az összeadás művelete következik, ahol az állandó értéke: Ezzel elkészült a terület folyamatos éves középhőmérséklet térképe oc-ban. Láthatjuk, hogy az eredmény nagyon hasonlít a magassági adatok térképéhez, csak a magas hőmérséklet adatok a Rift-völgyben találhatóak, míg az alacsonyabb hőmérséklet a magasabb területeken. Második lépésben végezzük el a csapadékossági index térkép előállítását. Pillanatnyilag csak a csapadék térképpel rendelkezünk NRAIN, ezért szükségünk van a párolgás eloszlási térkép előállítására. A magasság és a párolgás közötti kapcsolatot a következő formulával tudjuk leírni (Woodhead, 1968, Studies of Potential Evaporation in Kenya, EAAFRO, Nairobi): Eo(mm)= * magasság (feet) EVAPO = 2422-(0.109*[NRELIEF]) Ennek a képletnek a segítségével a magassági adatokból már ki tudjuk számítani a párolgás eloszlását. Indítsuk el az Image Calculatort és készítsük el az EVAPO nevű állományt az előzőkhöz hasonlóan. Az eredmény fájl neve EVAPO legyen. A műveletet mentsük el MOIST néven. Most már mindkét, a csapadékossági index eloszlás számításához szükséges adatállomány a rendelkezésünkre áll. Macro Modeler felületen használjuk az OVERLAY modult, hogy elosszuk egymással az NRAIN és az EVAPO állományokat. Az eredményt MOISTAVAIL-nek nevezzük el. Az OVERLAY modulra kattintva jobb klikkel állítsuk be a paramétereket. Mivel a két kiinduló kép milliméter egységben van a hányadosuk már mértékegység nélküli. Ezért az eredmény képnek ne adjunk mértékegységet, válasszuk az arányt (ratio, zero option). Mentsük el a modellt KENYA néven. Jelenítsük meg az eredményt és ellenőrizzük a kép tartalmát a kurzor interaktív lekérdező módja segítségével, vizsgáljuk meg a maximum és minimum értékeket. A MOISTAVAIL kép az egyensúlyt mutatja a csapadék és a párolgás között. Ezért példaként, ahol a MOISTAVAIL képen 1-es értéket találunk, ott a párolgás és a csapadék egyensúlyban van. Az eddig elkészített munkarészekkel már minden szükséges adat a rendelkezésünkre áll, hogy elkészítsük az agro-klimatikus zóna térképet (ACZONES). A kenyai kormány egy speciális osztályozást használ a hőmérséklet és a csapadék mennyiség csoportosítására, amelyet a 97. ábra/1 táblázat tartalmaz. Ezért a következő lépés a képek táblázatok szerinti átosztályozása, majd a vizsgálati területen előforduló valamennyi kombináció kigyűjtése. Elsőként adjuk a modellünkhöz a RECLASS eljárást a táblázatok szerinti átosztályozáshoz. Kiindulás a MOISTAVAIL nevű kép, az eredmény neve: MOISTZONES. Készítsünk.rcl fájl az osztályozáshoz a GIS Analysis/ Database Query /RECLASS modul ablakában. Ez az átosztályozás a felhasználó definíciói alapján történik, de nem szükséges a fájlnevek beírása az.rcl fájl készítéshez. Mentsük el MOISTZONES ként és illesszük be a modellünkbe az RECLASS paraméter ablakban. Mentsük a modellt ismét. 92

99 13. GIS példafeladatok A következő lépés egy hasonló zónaképzés a hőmérséklet eloszlás térképen. Illesszük be a modellbe a TEMPERATURE fájlt. Mielőtt azonban neki látnánk a feladat végrehajtásának, ellenőrizzük a képen található minimum és maximum értékeket a TEMPERATURE nevű állományban. Jelöljük ki a nevét és az ikonsorból válasszuk a DISPLAY ikont, majd Composer ablak/layer properties/properties fül alatt olvassuk le az értékeket. Ezután ismét használjuk a RECLASS eljárást a TEMPERATURE állományon a hőmérsékleti zónák kialakításához, a felhasználó által megadott határok mellett a 97 ábra /2. táblázat szerint. Az osztályozó fájl és az eredmény kép neve is TEMPERZONES legyen, végezetül jelenítsük meg az eredményt. Most már rendelkezünk azzal a két képpel, amelyekből az agro-klimatikus zóna térkép elkészíthető. Az egyik a hőmérséklet eloszlást tartalmazza zónákra osztva, míg a másik a csapadékossági indexet, szintén sávokra osztva. Ezek után nem maradt más hátra, mint a két kép zónáit összekombinálni minden variációban. Minden újabb, az előzőektől különböző variáció egy új osztályt fog jelenteni az agro-klimatikus zóna térképen. Azt az eljárást, amelyik két kép osztályait összekombinálja minden kombinációban kereszt-osztályozásnak - CROSSTAB műveletnek hívjuk. Illesszük be a CROSSTAB modult a modellünkbe, és elsőként kapcsoljuk hozzá a TEMPERZONES, majd a MOISTZONES fájlokat. Adjuk az eredményképnek az AGROZONES nevet (jobb klikkel), majd állítsuk be a CROSSTAB művelet paramétereit. A kereszt-osztályozott kép a vizsgálati területet mutatja, a csapadékossági index és a hőmérsékleti zónák szerinti minden kombinációban. Megjegyezzük, hogy a jelmagyarázatban szereplő elnevezések explicit formában jelölik ezeket, a kombinációkat a kiindulási képek címeinek megfelelően. Végezetül tekintsük át még egyszer az elvégzett munkát és egészítsük ki a 98. ábrát az egyes műveletek neveivel, amelyeket ebben a feladatban használtunk. 8. Távolsági és szomszédossági számítások A címben jelölt távolsági operátorok az egyes pixelek közötti távolságot számítják ki, úgy mintha a kép oszlop és sor rendszere egy koordináta rendszert alkotna. Ebben a koordináta rendszerben mindegyik képpont helyzete megadható a pixel oszlop és sorszámával, melyek egy koordináta párt alkotnak. Egy másik pixel helyzete hasonlóan jellemezhető és a két képpont távolsága a koordináta különbségek alapján számítható, mintha 93

100 13. GIS példafeladatok euklideszi térben számolnánk. Ezen kívül másfajta távolsági számítások is végezhetők, pl. költségtávolságszámítás, vagy legrövidebb útvonal keresése. A szomszédossági számítások egyik típusával már találkoztunk. Az ott alkalmazott GROUP eljárással a kép területén található külön álló foltokat tudtuk különböző attribútumokkal ellátni azért, hogy az egyes foltok területét külön-külön is ki lehessen számítani. Ez az eljárás tipikus szomszédossági művelet, hiszen egy pixel hova tartozásának eldöntése csak a környezet vizsgálata alapján lehetséges. Egy másik szomszédossági művelet, amelyet a következő gyakorlat során fogunk használni a SLOPE nevű eljárás. A magassági adatokat tartalmazó képek alapján ennek az utasításnak a segítségével tudunk lejtő térképeket készíteni. Ebben az esetben két szomszédos képpont magasság különbsége a számítás alapja. A földrajzi információs rendszereket sokszor alkalmazzák olyan esetekben, amikor azt kell eldönteni, hogy az adott területen hol vannak egy szempont-együttesnek megfelelő feltételek. Ezek az un. alkalmassági vizsgálatok. Az alkalmassági vizsgálatok során leggyakrabban a már megismert és a most ismertetésre kerülő műveleteket használják. A feltétel rendszer minden egyes feltétele alapján egy-egy logikai képek készíthetünk el, majd az OVERLAY utasítással állítjuk elő a végső megoldást. Az elemzések ezen fajtája az un. feltételeken alapuló elemzések csoportjába tartozik, mert a logikai képek mindegyike egy-egy feltételt tartalmaz. A képen 0 értéket kapnak a nem megfelelő területek és 1-es értéket, ha a terület a feltételnek eleget tesz. 14. FELADAT: Ebben a feladatban egy könnyűipari gyár számára kell megfelelő területet találnunk az USA Massachusetts államában nem messze a Clark Egyetemtől. A gyár tervezői elsősorban a sík területeket részesítik előnyben (a terület maximális lejtése 2.5 fok lehet) és a területnek legalább 10 hektárnak kell lennie. A város önkormányzata azt szeretné, ha a gyár közelében található víztározók kellő védelemben részesülnének, ezért a víztározóktól való távolság legalább 250 méter kell, hogy legyen, valamint a gyárat csak olyan helyen lehet felépíteni, ahol további fejlesztés nem várható. Így a kiválasztott területnek erdőbe kell esnie. Foglaljuk össze a feltételeket: a lejtés nem lehet nagyobb, mint 2.5 fok a gyárterületnek a víztározóktól minimálisan 250 m-re kell lennie a területnek erdő területre kell esnie és a megfelelő területnek 10 hektárnak kell lennie legalább. A feladat megoldásához két térkép áll rendelkezésre. A domborzati térkép neve RELIEF, a földhasználatié LANDUSE. A vizsgálati terület viszonylag kicsi, a feldolgozás időigénye miatt. A vizsgálati terület megismerése céljából indítsuk el az ORTHO parancsot a Display menüből. A felületkép legyen a RELIEF és ráhúzott képnek (drape image) adjuk meg a LANDUSE-t. Állítsuk be a LANDUSE nevű színpalettát, és kapcsoljuk be a jelmagyarázatot (legend), valamint a kép címét (title). Az eredmény kép nevének fogadjuk el az alapértelmezésként megadott ORTHOTMP nevet, és minden egyéb beállítást is hagyjunk az alapértelmezőnek megfelelően. Majd állítsuk be a végeredmény kép felbontását (szerencsés, ha az eredmény kép felbontását kisebbnek állítjuk be, mint a képernyő felbontását, pl. ha a képernyő felbontása 1024*768, akkor válasszuk a 800*600 felbontást). Látható, hogy a vizsgálati területen leginkább lombhullató erdők vannak és a domborzat kissé hullámzik csak. A megoldást négy lépésben fogjuk elkészíteni, mindegyik lépés folyamán egyegy logikai képet fogunk létrehozni, amelyik a feltételek egyikét elégíti ki. Kezdjük az első feltétellel, miszerint a lejtés mértéke nem haladhatja meg a 2.5 fokot. Tehát egy olyan logikai képet kell létrehoznunk, amelyben ez a feltétel szerepel. Ennek a képnek a neve legyen SLOPEBOOL. Jelenítsük meg a RELIEF képet az IDRISI Default Quantitative színpalettával és kapcsoljuk be az automatikus skálázást (autoscale), majd a kurzort állítsuk át interaktív lekérdező módba. A színek határai a képernyőn hasonlítanak egy topográfiai térkép szintvonal rajzára. Ahol a szintvonalak közelebb állnak egymáshoz ott a domborzat gyorsabban változik, nagyobb a lejtés mértéke. Készítsünk egy lejtőtérképet a területről. Ha kézzel kellene ezt megtenni, akkor a térkép összes szintvonalát figyelembe kellene venni a térkép egész területén, ami nagyon hosszadalmas lenne. Azonban a számítógépek számára ez nem egy túlságosan nehéz feladat. A raszteres domborzati modellek esetében, mint pl. a RELIEF, a lejtés kiszámítása egy pixel esetében a pixel és környezetének összehasonlítását jelenti. Az IDRISI rendszerben ezt a vizsgálatot a felület (SURFACE) modul végzi el. A felület függvény csoport segítségével számíthatjuk ki a lejtés mértékét, a lejtés irányát, a terület analitikus domborzat árnyékolását és a láthatóságot. Indítsuk el a Macro Modeler modult és illesszük be RELIEF raszter fájlt, és a SURFACE modul panelját. Kapcsoljuk össze őket. Jobb klikkel nevezzük át az eredmény fájlt SLOPES ra, valamint a SURFACE modul paramétereit, válasszunk slope lejtő műveletet, fok beállítást (degrees). Mentsük el a modellt MANUFACTURA néven és futtassuk. A következő lépés a SLOPES kép átosztályozása lesz, ahol kiválasszuk a 2.5 foknál alacsonyabb lejtésű területeket. Így egy logikai képet kell készítenünk, amelyben 1-et kapnak azok a 94

101 13. GIS példafeladatok helyek, ahol a lejtés 2.5 foknál kisebb és 0-t, ahol a 2.5 foknál nagyobb a lejtés. Adjuk a modellhez a RECLASS műveletet, állítsuk be az eredményképet, a neve legyen SLOPEBOOL. A paraméter ablakban pedig készítsük el a lejtési kritériumnak megfelelő logikai képet. 1-et rendeljünk a 0 és 2.5 közötti értékekhez és 0-t a 2.5-nél nagyobb értékekhez. Az értékeket szóközzel válasszuk el, a sorokat pedig enterrel. A második kritérium a víztározóktól való távolság legyen. A vízfelülettől számított távolságnak nagyobbnak kell lennie 250 méternél. Itt is egy logikai képet kell létrehozni, amelyik ezt a feltételt ábrázolja. A feladat megoldásához egy új eljárás csoportot kell alkalmaznunk. Ennek a modulnak a neve távolság (DISTANCE). Az eljárás eredménye egy kép lesz, amelyben a pixelek értékei a kiindulási felülettől számított távolság értékeket fogják tartalmazni. Esetünkben a kiindulási felületet a víztározók jelentik és a vízfelületektől számított távolsági fedvény létrehozása a cél. Az eredmény képet aztán át kell osztályozni, hogy különválasszuk a 250 méternél közelebbi (nem alkalmas) és távolabbi (alkalmas) helyeket. Jelenítsük meg a LANDUSE képet a hozzátartozó LANDUSE nevű színpalettával és kapcsoljuk be a jelmagyarázatot. Majd jegyezzük fel a víztározókhoz tartozó információs kód értékét. Ezután használjuk a RECLASS, vagy az Edit/ASSIGN eljárást, egy olyan logikai kép elkészítéséhez, amelyik csak a víztározókat tartalmazza. Ezzel létrehoztuk a távolság számítás kiindulási felületét. Ezt a képet hívjuk RESERVOIRS-nak. Nyissuk meg a Data Entry/ Edit ablakot és gépeljük be a víztározó értékét (2) és szóköz után 1-et, tehát 2 1, válaszunk integert adat típust és mentsük el attribútum fájlként RESERVOIRS néven. A Macro Modeler-be illesszük be az attribútum fájlt (balról a 10. ikon), majd a LANDUSE raszter réteget, kapcsoljuk össze őket az ASSIGN modullal, elsőként a rasztert, majd az attribútum fájlt. Eredmény fájlnak adjuk a RESERVOIRS nevet. A RESERVOIRS kép jelenti a puffer zóna előállításához az alapot. Távolsági műveletek közül a DISTANCE és a BUFFER modulokat egyaránt lehet használni a feladat megoldásához. Most a modellünkbe építsük be a BUFFER művelet. A RESERVOIRS képhez kapcsoljuk a modult, és nevezzük a kimeneti fájlt BUFFERBOOLnak. Állítsuk be a modul paramétereit, a puffer zóna szélessége 250, a cél terület (target area) legyen 0, a puffer zónához rendeljük a 0, míg a zónán túli területhez (areas outside the buffer zone) az 1-et. Ezzel már a négy feltételből kettőt sikerült is megválaszolni. Koncentráljuk így a harmadik kérdésre, miszerint a területnek erdővel borított térségre kell esnie. Elsőként határozzuk meg a két erdő (Decid. és Conif. Forest) kategória azonosító értékeit a LANDUSE képen a Macro Modeler eszköztárában szereplő utolsó ikon segítségével (Describe), mely a kijelölt fájlhoz tartozó dokumentációs fájlt nyitja meg. A gyümölcsös (orchard) és az erdős mocsarak (forested wetland) nem tartoznak bele az erdők kategóriába. Görgető sáv segítségével menjünk a fájl végére és olvassuk le az értékeket. A Boolean réteg létrehozásához illesszük be a modellünkbe a megfelelő modult és az eredményfájlnak adjuk a FORESTBOOL nevet. Ezen szempontok alapján készítsük el a logikai képet, ahol 1-et kapnak az erdő területek és 0-t a nem erdős területek. Állítsuk be a paramétereket. Mentsük el a modellt és futtassuk le. Egyetlen feltétel maradt már csak hátra, ami a kiválasztott területek nagyságát szabályozza. Ennek érdekében először elő kell állítanunk a már meglévő logikai képek alapján egy olyan logikai képet, amelyik mindhárom előző feltételnek eleget tesz. Így egy olyan képet kapunk, amelyiken meg tudjuk határozni a megfelelő területek nagyságát, megvizsgálva, hogy a negyedik előírást melyik folt teljesíti. Használjuk az OVERLAY modul ÉS (multiply) utasítást, hogy előállítsuk a három feltételt együttesen tartalmazó képet. Mivel az OVERLAY egyszerre csak két képet tud kezelni, ezért az eredményt csak két lépésből kapjuk meg. Először az első és a második feltételt kombináljuk össze, és az eredményt egy ideiglenes állományba tároljuk. Majd a második lépés lesz az ideiglenes kép és a harmadik kép összepárosítása. A végső eredményt nevezzük el COMBINED-nek. Mentsük és futtassuk a modellt. 95

102 13. GIS példafeladatok Jelenítsük meg a COMBINED nevű képet. Ezen láthatók azok a foltok, amelyek a tervezés számára szóba jöhető területek. Az utolsó lépés kiválasztani azokat a foltokat, amelyeknek a területe nagyobb, mint 10 hektár. A COMBINED nevű kép alapján készítsük el azt a térképet, amelyik csak a 10 hektár, vagy annál nagyobb területű foltokat tartalmazza. Azonban az eredmény előállításához szükségünk lesz a csoport GROUP és a terület AREA nevű eljárások használatára. Adjuk a GROUP modult a modellhez, és kapcsoljuk a COMBINED fájlhoz, és változtassuk meg a kimeneti fájl nevét GROUPS-ra. GROUP eljárás paramétereinél kapcsoljuk be a diagonálisok vizsgálatát (diagonals). Mentsük a modellt és futtassuk. Illesszük be az AREA parancsot és a linkeljük össze a GROUPS képpel, az output fájlnak adjuk a GROUPAREA nevet. A paraméter ablakban válasszuk a hektár mennyiséget és a kép kimeneti formát. Az eredmény képen az egyes csoportok minden pixele a csoport területének értékét jelöli. Mivel a legnagyobb csoport jóval nagyobb a többi területnél és az autóskálázás aktív, a GROUPAREA képen kevesebb csoport látszik, mint amennyit remélnénk. A javításhoz válasszuk a Composer ablak / Layer Properties ablakban a Maximun értéknek 17-et, mivel ez éppen nagyobb a legnagyobb alkalmas csoportnál. Ez nem változtatja meg a pixelek értékét, csak a vizuális interpretációt könnyíti meg. Most különíthetjük el a 10 hektárnál nagyobb területeket. Ismét adjuk a RECLASS modult a modellhez, készítsünk.rcl fájlt, melyet a paraméter ablakban alkalmazunk. Kapcsoljuk a GROUPAREA fájlhoz és az eredmény fájlnak adjuk a BIGAREAS nevet. Végül a BIGAREAS fájlból ki kell maszkolni azokat a területeket, amelyek alkalmatlanok számunkra, mivel a fájl az alkalmatlan háttérnek is adott értéket. Használjuk az OVERLAY műveletet és szorozzuk össze (multiply) a BIGAREAS és a COMBINED fájlokat. A végeredményt nevezzük el SUITABLE-nek. 9. Költség-távolság és a legalacsonyabb költségű útvonal keresése Az előző példa megoldása során megismerkedtünk az IDRISI rendszer távolság számító eljárásával, amelynek neve DISTANCE volt. A DISTANCE eljárással a megadott kiindulási pontoktól egy folyamatos euklideszi távolságokat tartalmazó felületet állítottunk elő, pl. víztározóktól számított távolság. A most következő feladatban a távolságszámítási eljárások egy másik csoportjával fogunk megismerkedni. A csoport neve COST DISTANCE. A DISTANCE utasítással valódi távolságokat tudunk kiszámítani, méter, vagy kilométer egységben, az COST DISTANCE utasítás készlettel pedig az úthoz tartozó költségeket is. Ennek a távolságszámításnak az eredménye is költség jellegű. Hasonlóan a DISTANCE utasításhoz az COST DISTANCE utasítás csoportnak is szüksége van egy a kiindulási pontot, vagy felületet tartalmazó képre. Továbbá az ellenállás figyelembe vételéhez egy un. ellenállási (friction) felületre, amely a vizsgálati terület relatív ellenállás, vagy költség vonzatait ábrázolja minden egyes pontban. Ez a relatív ellenállás azt jelenti, hogy 96

103 13. GIS példafeladatok mekkora költséget jelentene, ha az adott pixelen át kellene haladni. Ezen kiindulási adatok után megkapjuk a kívánt ellenállási-távolság térképet. Az ellenállási felület információs kódjai az esetek többségében valóban az adott terület egységen való áthaladás kikalkulált költségeit jelentik. Azonban ezek az értékek kifejezhetnek más tényezőket is, például az áthaladás időszükségletét. Ebben az esetben az értékek azt jelentik, hogy az egyes pixeleken való áthaladás mennyivel több időt jelente az átlagosnál, így egy idő-távolság térképet kapunk, amit az utazások időtartamának kiszámításához használhatunk fel. Az ellenállási felület értékei mindig relatív értékeket jelentenek, azaz az adott elemi területen hányszor nehezebb az áthaladás egy előre megválasztott alapértékhez képest. Gondoljunk például arra, hogy mennyivel nehezebb gyalogolni mély hóban, mint hó mentes úton. Így a hóval borított felületeken nagyobb az ellenállás értéke. Az ellenállási felület értékei valós számok, melynek értéke maximálisan 1.0*1037 lehet és az értékek nagysága 0 és 1.0*10 37 között változhat. Általában az alapérték 1.0. Egynél kisebb alapértéket nem szoktak választani, inkább a teljes ellenállási skálát úgy változtatják, hogy az 1.0 lehessen az alapérték. Így például, ha azt tapasztaljuk, hogy egy pixelben az ellenállás értéke 5.25, akkor ezt azt jelenti, hogy a területen áthaladni 5.25-ször költségesebb, mint az alapul választott területen. Az eredményként megkapott költség-távolság fedvény két komponens együttes hatását tartalmazza. Az első a távolság növekedése, a második a relatív költségek (vagy idő szükségletek). Ennek megfelelően, ahogy a kiindulási pontból egyre távolabb kerülünk az egyes pixeleken való áthaladáskor, figyelembe vesszük a költségek változását is. Így a költség-távolság kép azt mutatja, hogy a kiindulási pontból a kép egy pontjáig a megtett út (távolság és útvonal) függvényében mekkora lesz az út megtételéhez szükséges költség. Ha a költségek mellett egy útvonal idő ráfordítást is vizsgálni szeretnénk, és rendelkezünk valamiféle összefüggéssel a költségek és az idő ráfordítás viszonyáról, akkor a SKALAR eljárás segítségével könnyen kiszámítható a költség-távolság kép alapján az idő szükséglet is. Megemlítjük még, hogy az ellenállási felület lehet izotróp ill. anizotrop. Az izotróp ellenelállási felület esetében az ellenállás nem változik az áthaladás iránya szerint, például egy nagy beton felület esetében, a költségek csak a távolságnak megfelelően változnak, és ezt nem befolyásolja a haladás iránya. A most bemutatásra kerülő példában ilyen ellenállási felülettel fogunk találkozni. Az anizotrop ellenállási felület esetében a költségek már a haladás irányától is függnek. Például, ha vitorlás hajóval utazunk a tengeren, az előrejutást befolyásolja a szél iránya. Ha a széllel szemben haladunk, nőnek a költségek, míg hátszéllel vitorlázva csökkenek a költségek. Ebben az estben a szél miatt kell anizotrop ellenállási felületet alkalmaznunk. Az ilyen jellegű számításokat az VARCOST nevű eljárással végezhetők el. A megoldandó feladat során csak izotróp ellenállási felülettel fogunk dolgozni, így az COST eljárás csoportot fogjuk használni. Az COST csoportnak két különböző számítási eljárása van. Az első a kisköltség (COSTPUSH), amikor az ellenállási felület nem túl összetett, vagy pl. hálózatok (elektromos, út, ivóvíz, stb.) számára készítünk elemzéseket. A második a nagyköltség (COSTGROW) utasítás, amit abban az esetben használunk, ha az ellenállási felület nagyon összetett, vagy abszolút áthaladási gátak is találhatók. A kiszámított ellenállási-távolság felület alapján két pont között meghatározható a legkisebb költségű útvonal. Ezt a számítást az PATHWAY utasítással tudjuk elvégezni. Ilyenkor meg kell adni a kiindulási és a becsatlakozási pontot, vagy vonalat. Nézzük meg hogyan használhatók a COST és a PATHWAY eljárások a gyakorlatban. 15.FELADAT: Ebben a feladatban egy újonnan épülő üzem elektromos energia ellátását kell megoldanunk. Adott az üzem transzformátor állomásának a helye és a legközelebbi magasfeszültségű vezeték nyomvonala. Természetesen a transzformátor állomás és a meglévő vezeték között az új vezetéket a legalacsonyabb költségű nyomvonalon kell vinni. Jelenítsük meg a WORCWEST nevű képet. Használjunk jelmagyarázatot, tegyük láthatóvá a kép címét (title) és válasszuk a WORCWEST nevű szín palettát. Ez a kép egy földhasználat térkép, ami Massachusetts állam Worcester városának déli térségét mutatja. Ezt a földhasználati térképet Landsat TM műholdfelvételek osztályba sorolásával készítettük el. A Composer ablak / Add Layer segítségével jelenítsük meg a tervezett üzem transzformátor állomásának helyét, mely egy vektor réteg a NEWPLANT. Válasszuk hozzá a felhasználók által létrehozott NEWPLANT nevű szimbólum fájlt. Az üzem tervezett helye egy nagyobb fehér pont észak nyugatra a kép középpontjától. Jelenítsünk meg egy további vektor réteget a segítségével, aminek neve POWERLINE. Itt a POWERLINE nevű szimbólum fájlt válasszuk. A kép bal alsó sarkában piros vonallal jelenik meg, a már meglévő elektromos gerincvezeték. Tehát e között a két hely között kell megtalálnunk a legkisebb költségű útvonalat. A költség-távolság számítás elvégzéséhez szükségünk van két fedvényre. Az első réteg a kiindulási pontot fogja tartalmazni, ahonnan a költségtávolság-számítást elindítjuk, a második az ellenállási felület, mindkettőnek raszter formátumúnak kell lennie. Nyissuk meg a Macro modeler felületet és készítsünk modellt ennek a feladatnak a megoldására. Elsőként készítsük el az ellenállási felületet. A vezeték fektetés költségeit nem csak a vezeték hossza, hanem a keresztezett terület földhasználata is befolyásolja. Ezért az ellenállási felületet a földhasználati térkép segítségével fogjuk elkészíteni. Az alapegységet az építési költségekben a mezőgazdasági területek keresztezéséhez szükséges költségek fogják jelenteni. Ennek megfelelően az egyes földhasználati osztályokhoz tartozó relatív költségeket a 106. ábra mutatja. 97

104 13. GIS példafeladatok A táblázatban szereplő relatív költségek között akadnak nagyon magas értékek is. Ezek az elemzés során, mint gátak szerepelnek, hogy az új elektromos vonalat lehetőleg ne ezeken a területeken vezessük keresztül. A kisköltség eljárás nem tud figyelembe venni gátakat, akadályokat, ezért választottuk ilyen magasra azon területek költségeit, melyeket nem kívánunk keresztezni. A modellbe illesszük be a WORCWEST raszter réteget. Jobb klikkel jelöljük ki a fájl nevét, és a Macro Modeler / Describe ikonjával nézzük meg az egyes földhasználati osztályok információs kódjait. Határozzuk meg minden földhasználati kategóriát a WORCWEST fájlon belül és hasonlítsuk össze a táblázatban látható földhasználati kategóriákkal. Ezután a Edit segítségével készítsünk egy attribútum érték fájlt, ami az egyes osztályok relatív ellenállásait tartalmazza. Ennek az érték fájlnak (.avl) a neve legyen FRICTION. Ezeket az értékeket fogjuk a WORCWEST fájlhoz csatolni. Az első oszlopnak az eredeti földhasználati kategória értékét kell tartalmaznia, míg a második oszlop a hozzá kapcsolódó új értéket fogja jelenteni. A fájl adat formátuma valós szám legyen (real), mivel a COST művelet olyan raszter réteget igényel, amelyik valós értékeket tartalmaz. Illesszük be a FRICTION nevű fájlt és az ASSIGN modult a modellbe. Jobb klikkel lépjünk be az ASSIGN paraméter ablakába, ahol láthatjuk, hogy az input fájlok műveletbe kapcsolási sorrendje fontos. Elsőként a raszter képet, majd az érték fájlt kell csatolni. Zárjuk be a paraméter ablakot és eszerint járjunk el, nevezzük át az eredmény fájlt FRICTION-re, majd mentsük el a modellt PLANT néven és futtassuk a modult. A FRICTION nevű kép a költség-távolság számítás egyik kiindulási adatát szolgáltatja, ez az ellenállási felület. A másik szükséges alap adat a távolság számítás kiindulási pontja, ahonnan a távolságokat kezdjük számítani. Ezt a pontot a NEWPLANT nevű vektor állomány tartalmazza, azonban az ellenállási távolság (COST) eljárás lefuttatásához egy raszter kép szükséges. Ezért először a NEWPLANT vektor állományból egy raszter képet kell készítenünk. A raszter/vektor konverzió során egy már meglévő raszter állományt kerül a vektor fájlban lévő vonalak, pontok alapján átírásra. Ezért első lépésként egy üres képet kell létrehoznunk. Ennek érdekében illesszük be a modellbe az INITIAL modult. Jobb klikkel nyissuk meg a paraméter ablakot. Azt szeretnénk, hogy az új kép felbontása, mérete és koordinátái megegyezzenek a WORCWEST nevű kép adataival, ezért ezeket a paramétereket másoljuk át a WORCWEST nevű képből (Choose the parameters from an existing image). Ezt úgy érhetjük el, hogy a már modulban lévő WORCWEST nevű réteget hozzá kapcsoljuk. Az új kép neve legyen BLANK. A fájl adat típusát adjuk meg byte-nak, és a feltöltési értéket 0-nak. Ha az eljárás lefutása után a kép megjelenítésre kerül, akkor egy fekete kép fog megjelenni, mivel a feltöltött értéken, kívül (0) más érték nincs a képen. Most adjuk hozzá a modellünkhöz a NEWPLANT vektor fájlt és a POINTRAS modult. Ez a művelet két input réteget igényel elsőként a vektort, majd a raszter réteget, melyet felülírunk. Tehát kapcsoljuk össze a modult a megadott sorrendben a fájlokkal. Írjuk felül a PLANT kép pixeleit a NEWPLANT vektor fájl 98

105 13. GIS példafeladatok alapján. Az eredmény fájl neve legyen szintén NEWPLANT. A paraméter ablakban a műveleti típus beállítása helyes (to record the identifiers of point). Mentsük és futtassuk a modellt. Majd jelenítsük meg az eredményt. Ha nehézségek támadnak az egyetlen piros színű pixel felfedezésével, használjuk a nagyító eszközt a méretarány megváltoztatására. A FRICTION és a NEWPLANT képek előállításával minden, a költségtávolságszámítás számára szükséges alap adat a rendelkezésünkre áll. A kiinduló pont a NEWPLANT képen, az ellenállási értékek a FRICTION nevű képen találhatók. Adjuk a COST modult a modellünkhöz, és jobb klikkel nézzük meg a szükséges beállításokat. Láthatjuk, hogy elsőként az objektumot tartalmazó képet, majd a FRICTION képet kell hozzárendelni. Válasszuk a COSTGROW algoritmust, a további két beállítás megfelelő. Az eredmény fájl nevére kattintva nevezzük át azt COSTDISTANCE-nek. A folyamat hosszú időt vesz igénybe, ha a gép nem rendelkezik nagyon gyors CPU-val. Tartsunk szünetet és hagyjuk futni a modellt. Ha az eredménykép megjelent a kurzor lekérdező móddal vizsgáljunk meg néhány értéket. Láthatjuk, hogy a kiindulási ponttól távolodva nőnek a költségek. Néhány látszólagos gátként megadott helyen a költségek hirtelen jelentősen megnőnek. Az új üzem áramellátásnak érdekében már elkészítettük a legkisebb költségű útvonal megkeresésének alapját jelentő költség-távolság képet, neve COSTDISTANCE. Így az PATHWAY eljárás lefuttatása következik. Azonban a PATHWAY eljárás számára mind a kiindulási pont, mind a célpont, vagy cél vonal raszter formában szükséges. Azért, hogy a POWERLINE nevű vektor állományt át tudjuk alakítani raszter formába, használjuk az előzőkhöz hasonlóan a LINERAS modult. Az új kép neve legyen POWERLINE. Használjuk a modellben a már elkészített BLANK háttérfájlt. Kapcsoljuk a POWERLINE nevű vektor fájlt és a BLANK raszter réteget a modulhoz. Mentsük a modellt. Most már készen állunk az PATHWAY program lefuttatására. Az PATHWAY utasítás hatására egy raszter kép készül, amelyik a kiindulási és a célpontok közötti legkisebb költségű utat fogja tartalmazni. A számítás a kiindulási pont környezetének vizsgálatával kezdődik. A költség-távolság kép alapján a szomszédos pixelek közül az kerül kiválasztásra, amelyik a legkisebb költséget jelenti. Ez lesz a második pont. Itt ismét a környezet költség szerinti vizsgálata történik meg, majd a számítás tovább lép a következő legkisebb értékű pontra. Ez a metódus folytatódik addig, amíg el nem jutunk a célpontba, vagy vonalba. (A számítás nagyon hasonlít a víz lefolyásának kiszámításához, ott azonban a víz mindig a legnagyobb lejtés felé folyik.) Adjuk a modellhez a PATHWAY modult és jobb klikkel kattintsunk rá. Győződjünk meg róla, hogy a többtényezős útvonalszámítás (multiple pathway) nincs kijelölve. Elsőként a költség-felszín képet kell hozzá kapcsolnunk, majd a cél képet. Kapcsoljuk a COSTDISTANCE t és a POWERLINE-t a modulhoz. Az eredmény kép neve legyen NEWLINE. Mentsük és futassuk a modellt. Majd lépjünk ki a Macro Modeler-ből. A NEWLINE nevű kép adja a legkisebb költségű utat a már meglévő elektromos vezeték és az új üzem transzformátor állomása között, tehát a vezeték építését ezen a nyomvonalon kell megkezdeni. Végül készítsük el azt a végeredmény képet, amelyik a földhasználati osztályok mellett a megépítendő elektromos vezeték nyomvonalát is ábrázolja. Azonban a PATHWAY művelet eredménye raszter réteg, melyet vektorrá kell konvertálnunk a LINEVECT modul segítségével. Válasszuk a Reformat menü/ RASTERVECTOR modult és válasszuk a raszterből vektorrá konvertálást, majd a raszterből vonal típusú vektor fájl konverziót (raster to line). Az input réteg a NEWLINE legyen és a vektor eredmény fájlt is nevezzük el NEWLINE-nak. 99

106 13. GIS példafeladatok Készítsünk térképi kompozíciót a WORCWEST, NEWPLANT, POWERLINE és a NEWLINE rétegekből. Ebben a feladatban betekintést kaptunk a költség-távolság számítás alapjaiba az ellenállási távolság COSTDISTANCE és az útvonal PATHWAY utasítások segítségével. Mint a bevezetésben írtuk, hasonló módon oldható meg, pl. a leggyorsabb útvonal kikeresése is, ahol az ellenállási felületet az idő szükséglet alapján készítjük el. Az ellenállási felület értékeinek megválasztása a megfelelő szakemberek bevonásával alakítható ki, akik becsléseket tudnak adni arra, hogy az eltérő földhasználati osztályok keresztezése milyen költségekkel jár az adott közmű, vagy közlekedési útvonal megépítése során. A feladat megoldása közben megtanultuk hogyan lehet a vektoros adatokat a raszteres rendszer számára alkalmas raszter formára átalakítani, hogy segítségükkel további elemzéseket végezhessünk el. 10. MCE: Konzervatív többtényezős döntési értékelés Az alábbiakban a több tényezős értékelési eljárások közül az IDRISI adatbázisra alapozva, logikai rétegek kialakításával végzett konzervatív Boolean algebrán alapuló döntéstámogatási rendszert tekintjük át. Mielőtt a döntési feltételeket kombinálnánk, ezeket valamilyen azonos numerikus skálára kell hozni. Ezt az eljárást standardizálásnak hívjuk. A vizsgálat célja Westborrough város környékén egy területfejlesztési vizsgálat elvégzése. A város nagyon közel fekszik két nagyváros területéhez és ez az elsőrendű helyszín a lakónegyed fejlesztéshez. Az itt alkalmazott modul a Multi - Criteria Evaluation - MCE modul, amelynek segítségével az egyes döntési kritériumokat tudjuk kialakítani. 16: FELADAT: Változtassuk meg a munkakönyvtárat IDRISI Tutorial\MCE mappára. Nyissuk meg a MCELANDUSE réteget a hozzá tartozó palettával, alkalmazzunk hozzá jelmagyarázatot és feliratot is. A Composer ablak / Add layer lehetőséggel adjuk hozzá a MCESTREAMS vektor réteget és jelenítsük meg kék szimbólummal, illetve a MCEROAD réteget Outline black szimbólum fájlal. Ahogy a képen is láthatjuk a város és a közvetlen környezet elégé diverz. Használjunk térinformatikai módszert az alkalmas terület meghatározásához. A fejlesztésre legalkalmasabb hely kiválasztása szorosan összefügg a városi döntéshozók által meghatározott döntési feltételekkel, mindemellett jelentős szerepet játszanak a környezetvédelmi szempontok is, mivel a város környékén, számos területen védett állatvilág található. A fentiek alapján a döntéshozatalban három fő cél dominál: az egyik a városfejlesztés, a másik a költségek, a harmadik a környezetvédelmi, vadvédelmi szempontok. A fejlesztési szempontok között vannak olyanok, amelyeket a teljes döntési folyamat során figyelembe kell venni. Ilyen, hogy az új fejlesztés 50 m-en belül nem valósítható meg azokon a helyeket, ahol nedves élőhelyek, patakok vagy vízfelületek találhatók és szintén 100

107 13. GIS példafeladatok építési tilalom alá esnek azok a helyek, ahol már történtek fejlesztések. Ezek az ún. döntési korlátok, amelyek a teljes döntési folyamatot végigkísérik. Jelenítsük meg a MCEWATER képet IDRISI Default Qualitative palettával. Azért, hogy létre tudjunk hozni azt a Boolean képet, ahol az 1 érték a vízfelületeket jelenti, míg a többi földhasználati kategória 0 -val lesz jelölve, több réteget kell felhasználni. A nyílt vízfelületeket a MCELANDUSE rétegből válogatták le. A vízfolyások adata a USGS DLG fájlból származik, melyet importálás után raszterizáltak. A vizes élőhelyek adatait SPOT űrfelvételből készítették el osztályozással. Ezen három adat rétegek kombinálták össze MCEWATER nevű fájlban. Nyissuk meg a WATERCON képet IDRISI Default Qualitative palettával. Ez a Boolean réteg a védett területektől 50 méter távolságra elhelyezkedő puffer zónát ábrázolja. Melyet az MCEWATER réteg objektumai körül készítettek. A képen 0-s értéket vesz fel minden olyan terület, amelyet figyelmen kívül kell hagynunk, és 1-est amelyiket a vizsgálat során figyelembe veszünk. Ez a réteg az egyik döntési korlátot fogja jelenteni a döntéshozatali folyamatban. A másik döntési korlát a talajhasználat volt. A fejlesztésekre alkalmas területek a következők: CROPLAND - szántó, PASTURE - takarmánytermelő terület, FOREST - erdő, OPEN UNDEVELOPED - nem fejlesztett terület. A vizsgálat szempontjából a következő talajhasználati kategóriák nem alkalmasak a fejlesztésre: OPEN DEVELOPED - nyitott, már fejlesztett terület, MULTIFAMILY RESIDENTIAL - nagycsaládos lakott terület, SMALL LOTS RESIDENTIAL - kistelkek, MED. LOTS RESIDENTIAL - közepes nagyságú telkek, LARGE LOTS RESIDENTIAL - nagy lakott telkek, COMMERCIAL - kereskedelmi terület, INDUSTRIAL - ipari terület, TRANSPORTATION - közlekedési terület, OPEN WATER - nyitott vízfelület. Ezen területek elhelyezkedését vizsgáljuk meg a MCELANDUSE térképen. Ezen kritériumoknak megfelelően elkészítették a LANDCON Boolean réteget, az alkalmas területek 1 -es, a nem megfelelőek 0 értéket vesznek fel. A továbbiakban a döntési tényezőket kell a vizsgálati térben kialakítani. Ezen túl vannak olyan döntési tényezők, amelyek a döntést különböző irányban módosíthatják. Ebben az esetben 6 ilyen tényező van. Az építési költségek szempontjából (4): a talajhasználat típusa, távolság az utaktól, lejtőviszonyok, távolság a városközponttól. Másrészt környezetvédelmi szempontból fontos (2), hogy a fejlesztésre szánt terület minél messzebb legyen a vad élőhelyektől, illetve a különböző vízfelületektől. Ennek megfelelően ebben a döntési folyamatban 6 ilyen döntési tényezőt állítottak fel. A következőkben tekintsük át, hogy ezeket a döntési korlátokat illetve döntési tényezőket hogyan tudjuk beépíteni a döntési folyamatba. Az első tényező a jelenlegi területhasználat MCELANDUSE. Az úttól való távolságot, mint döntési tényezőt a vizsgálat során a ROADDIST raszter fájl jelenti, melyet vonalas vektor fájlból raszteres képpé transzformálás után, távolságszámítás (DISTANCE) művelet eredményeként az úthálózattól való távolsági értékeket állítottak elő. A városközponttól mért távolság a döntéshozatal szempontjából szintén fontos, mivel az új lakók elsősorban a városközponthoz közel szeretnének letelepedni. A TOWNDIST réteg egy költség-távolság típusú raszter felszín, melyet a várostól való utazási idő számításához használhatunk. Két vektor rétegből állították elő az utak és a városközpontot bemutató fájlokból. Az építési költségek szempontjából az utolsó döntési tényező a lejtőviszonyok, mivel a kisebb lejtő kategória kisebb építési költséget jelent. Erre az elemzésre egy digitális terepmodellt használhatunk. A Westborough magassági modelljéből készítették el a SLOPES réteget. Környezetvédelmi szempontból meghatározó a talajvíz szennyezése, illetve más, nem pontszerű szennyező forrás. Habár nem rendelkezünk közvetlen adattal a talajvíz mélységére vonatkozóan, de fel tudjuk használni a vízfelszínek, a nedves élőhelyek és a patakok adatait. A döntési tényező meghatározásához a már korábban meghatározott MCEWATER raszteres képet, a távolság (DISTANCE) modul lefuttatásával állították elő WATERDIST réteget. Ez a kép fogja tartalmazni azokat a pixel értékeket, amelyek a vízfelületek körüli távolságokat tartalmazzák. Szintén környezetvédelmi szempontból fontos az, hogy az új fejlesztések a lakott területekhez közel kerüljenek, hisz ezek kevésbé fogják zavarni a vad élővilágot. A vizsgálat szempontjából fontos kategória a MCELANDUSE talajhasználati kép, 5-12 közé eső intervalluma. A fejlesztett területektől távolságot mutató képet DEVELOPDIST jelenti. Ez a kép tartalmazza a már fejlesztett területektől a távolsági értékeket. A fenti műveletsorok után kialakítottunk 9 döntési kritériumot, amelyek közül kettő döntési korlátként végigkíséri az egész döntési folyamatot. Ahhoz, hogy a többtényezős értékelést (MCE) el tudjuk végezni, az előzőekben létrehozott döntési tényezőket és korlátokat standardizálni kell. Ez általában jellemző művelet a többtényezős döntéshozatali értékelési rendszerekre, mivel ezek eredetileg különböző léptéket, különböző értékskálát használnak. Az összehasonlíthatóság kedvéért ezeket azonos értékskálára kell hozni. Nevezetesen, a Boolean operátorok 101

108 13. GIS példafeladatok esetében ez 1 -es és 0 értéket jelent. Az 1 -es értékek az általunk elfogadhatóak, a 0 értékek az általunk kizárásra ítélt feltételeket jelentik a raszteres képek esetében. A térinformatikai programcsomagok eltérő alapskálát használnak, attól függően, hogy milyen a képi felbontás, illetve milyen döntéshozatali rendszereket kívánnak használni. Az alábbiakban ennek megfelelően a kialakított döntési tényezőket és korlátokat standardizálni kell és belőlük Boolean típusú döntési tényező térképeket, kell létrehozni. Ezeknek az elemzéseknek az elvégzéséhez egyaránt használhatjuk az IDRISI-ben a RECLASS vagy az EDIT és az ASSIGN parancsokat. Eredményeként a fejlesztésre alkalmas területek 1 -es értéket, a fejlesztésre alkalmatlan értékek 0 értéket kapnak. Területhasználati faktornál a MCELANDUSE rétegből RECLASS modul használatával készítették el a LANDBOOL Boolean réteget, ahol az alkalmas területek 1-es, míg az alkalmatlan területek 0-s értéket kaptak. Az úttól való távolság faktorát a ROADBOOL Boolean réteg ábrázolja, melyet RECLASS művelettel a ROADDIST rétegből állítottak elő, mely az utaktól 400 méteres távolságon belül lévő területek 1-es értéket kaptak, a 400 métertől távolabbi területek pedig 0-át. A városközponttól való távolságot a TOWNBOOL réteg mutatja, melyet újraosztályozással állítottak elő a TOWNDIST költség-távolság képből, úgy hogy a 10 perces (400 pixel) távolságon belüli területek kapták az 1-es, míg a messzebb lévők a 0-s értéket. A lejtő faktor a SLOPEBOOL boolean rétegen jelenik meg, ahol a 15 %-nál enyhébb lejtőket vették figyelembe az újraosztályozás során. A víztől való távolság faktorát a WATERBOOL réteg mutatja be, melyet a WATERDIST raszter rétegből állítottak elő, mely meghatározza a víztesttől minimum 100 méterre lévő területeket (1-es érték). A beépített területektől minimum 300 méterre lévő tereket a DEVELOPDIST rétegből állították elő újraosztályozással, melynek neve DEVELOPBOOL. Jelenítsük meg a rétegeket és hasonlítsuk össze a kiindulási adattal. Hagyományos vizsgálatban ezeket a rétegeket párosával a térképi átfedési műveletben (OVERLAY) egy logikai ÉS ( AND ) műveletnek megfelelően végezzük el. A többtényezős döntési értékelő rendszerben egy műveletben tudjuk elvégezni a hagyományos térképi átfedést (OVERLAY) képpáronként elvégzett műveleteit, vagy használható az Image Calculator eszköz is. Azonban ebben az esetben a Modelling menü/ Model developmnet tools/ MCE modult használjuk. Előzetesen előállítottak az előbbiekben taglalt Boolean rétegekből egy raszter group réteget, melynek a neve MCEBOOLGROUP. Jelenítsünk meg a csoportos fájlból egyet és használjuk a Feature Properties lekérdező módot az adatok megismerésére. A vizsgálati eredményre jellemző az, hogy ún. kemény döntési feltételek alapján született, azaz vagy megfelelt egy terület, vagy nem felelt meg a vizsgálatoknak. Ez a döntéshozatali rendszer rendkívül konzervatív, gyakorlatilag mindenfajta döntési kockázatot kizár és lehetetlenné teszi azt, hogy az egyes döntési feltételek esetleg valamilyen kompromisszum kapcsán egymást kompenzálják. Indítsuk el az MCE modult, válasszuk a Boolean interaction beállítást. Adjuk meg a műveletben szereplő Boolean rétegeket, és nevezzük el az eredmény képet MCEBOOL-nak. 102

109 13. GIS példafeladatok 11. MCE: nem Boolean alapú standardizálás és lineáris kombinációval végzett többtényezős döntési eljárás A többtényezős döntésértékelési eljárások közül egy másik, széles körben használt módszer a súlyozott lineáris kombinációs eljárás (weighted linear combination - WLC). Az előző Boolean határfeltételekre alapozott döntéshozatali eljárásban a kompenzációs lehetőségre nem volt módja a döntéshozónak, azaz az egyes döntési rétegek azonos súllyal estek latba a végső döntés meghozatalánál és minden döntési réteg ún. kemény döntési feltételek mellett született. A következő lépés elmozdulás abba az irányba, hogy a döntéshozónak lehetősége legyen az egyes rétegek prioritásait figyelembe venni, azaz egy döntési folyamatban az összes réteg már ne azonos súllyal essen latba, és ezt a döntési súlyt számszerűen is hozzárendelhesse a döntéshozó az egyes döntési tényezőkhöz. Ennek eredményeképpen a végső eredményréteg az előző döntéshozatali folyamattal, tehát a Boolean algebra alapján végzett döntéshozatali folyamattal összehasonlítva elmozdulást jelent a logikai ÉS ( AND - minimum ) irányából a logikai VAGY ( OR - maximum ) művelet felé. Ezzel elkerülve az abszolút konzervatív döntéshozatali megoldást és vállalva egyfajta kompromisszumot, melynek ára a döntéshozatali kockázat növekedése. 16. FELADAT: Indítsuk el a Decision Wizard modult a GIS Analysis /Decision support menüből. A varázsló a FUZZY, MCE, WEIGTH, RANK és MOLA műveletek használatát támogatja. Egy bevezető képernyővel nyílik meg a felület, mely elolvasása után a Next gombot nyomjuk meg. Már létező Decision Wizard fájl megnyitására van lehetőség, mely kiterjesztése.wlc. Ebben a teljes modell paraméterei meg vannak határozva. Mi most lépésenként fogjuk látni, hogyan hatnak a legfontosabb paraméterek a modell eredményeire. Válaszuk az új fájl létrehozását és nyomjuk meg a Next gombot ismét. A következő ablakban a célterületet lehet meghatározni. Ennek a modellnek egy célterülete van, a lakott területek (Residential). Menjünk tovább a következő képernyőre. Itt a kritériumok meghatározásáról olvashatunk. Menjünk tovább. Itt adhatjuk meg a megszorításokat. Ebben a modellben két kitétel van a LANDCON és a WATERCON. Létrehozásukról az előző feladatban olvashattunk. Adjuk meg a fájl neveket és lépjünk tovább. Itt a faktorokat határozhatjuk meg, az előző feladatnak megfelelően adjuk meg az elkészített hat Boolean réteg nevét. A Boolean logikai rétegekre épített döntéshozatali rendszerben a standardizálás, azaz a döntéshozói tényezők azonos skálaértékre hozása két értéket jelentett: 0 vagy 1 -es diszkrét értéket. Az IDRISI program lehetővé teszi a felhasználó számára, hogy byte-szintű folyamatos standardizálási értéket használjon ig, azaz 256 érték figyelembe vételével. Ugyanakkor a döntési tényezők esetében lehetőségünk van egy úgynevezett puha Fuzzy döntéshozatal 103

110 13. GIS példafeladatok végrehajtására, ahol nemcsak 0 és 1 értéket vehetnek fel az alkalmatlan, illetve az alkalmas területek, hanem a kettő között egy Fuzzy függvénynek megfelelő folyamatos értéktartomány alapján kaphatjuk meg a döntési tényező kialakításának módszerét. Az előző Boolean MCE esetében az erdő és a szabad, eddig nem fejlesztett terület volt alkalmas a döntéshozatal szempontjából, míg a szántóföldi és a takarmánytermő terület alkalmatlan. Mindamellett ez az alkalmasság vagy alkalmatlanság a döntéshozatal szempontjából eltérő mértékű lehet. Az ismeretek alapján a felhasználó meghatározhatja minden kategória relatív alkalmasságát, úgy hogy a képet egy értékek között újraskálázza. A varázslón kívül készítsünk kvalitatív képből kvantitatív faktort. Ezt az eltérő mértéket egy újraskálázás segítségével fejezheti ki a döntéshozó, ahol ezek a relatív értékek az adott esetben az alábbiak: erdőterület: 255; szabad, eddig nem fejlesztett terület: 200; takarmánytermő terület 125; szántóföld: 75-ös értéket kell, hogy felvegyen, amelyet az EDIT/ASSIGN műveletpár segítségével tudunk elvégezni a MCELANDUSE kiinduló képből, ahol az outputkép LANDFUZZ lesz. Ezt már előre elkészítették nekünk, jelenítsük meg. Térjünk vissza a varázsló ablakába. Az első faktor tehát a LANDFUZZ lesz, mivel ezt már standardizáltuk a FUZZY oszlopában, NO lehetőséget választjuk ki. A többi faktor esetében még standardizálásra van szükség. Adjuk meg a többi faktor nevét, majd a next gombbal lépjünk a faktorok beállítását szolgáló ablakra. Itt a next és a back gombbal tudunk a faktorok között léptetni. A következő faktor városközponttól való távolság. A városközponttól növekvő távolsággal nő a közlekedés költsége, így a döntéshozatal szempontjából egyre kevésbé elfogadhatóbb az a terület, amely távolabb esik a város központjától. Ezt egy egyszerű esetben lineáris összefüggésként határozhatjuk meg, így érdemes a lineáris Fuzzy függvényt használni a folyamatos skálaérték kialakításához. A faktor hozzáadása után, válasszuk a FUZZY lehetőségnél a yes-t, és a Next gombra kattintva állíthatjuk be a művelet típusát. Mivel a TOWNCOST input képen a növekvő érték csökkenő alkalmasságot jelent, ezért monoton csökkenő függvényt kell választani, lineáris funkciót, valamint gépeljük be a minimum 0, és a maximum 582 értékét. Ismert az előző vizsgálatokból, hogy a településfejlesztési szabályok értelmében a nyitott vízfelületektől, illetve nedves élőhelyektől legalább 50 m-es védőtávolságot kell kijelölni, azonban a környezetvédők legalább 800 m-es távolságot tartanának a környezetvédelem szempontjából megfelelőnek. Ennek megfelelően egy olyan döntési tényező lenne optimális mindkét fél részére, amely minimális 100 m-es távolságot venne figyelembe, de az alkalmasság szempontjából a távolság növekedésével egy szigmoid görbe szerint növekedne az alkalmassági érték. Ez a szigmoid görbe 800 m-nél érné el a maximális alkalmassági értéket. Tehát állítsuk be a monoton növekvő, szigmoid görbét, a 0 pontnak itt 100 méter, míg záró pontnak a 800 felel meg. Hasonlóan a víztől mért távolsági döntési tényezőhöz, az utaktól való távolság is egy folyamatos döntési tényező lesz a standardizálás után, melynek értékei közöttiek lesznek. Az előző fejezetben a Boolean eljárásban a 400 m-en belüli távolságok voltak a megfelelőek az utak esetében. Ha jobban vizsgáljuk ezt a döntési feltételt, akkor azt állapíthatjuk meg, hogy az 50 m-en belüli távolságok az igazán megfelelőek, és ezen túl a távolsággal exponenciálisan csökken az alkalmasság egészen, míg 400 m-nél az alkalmassági érték 0 lesz. Ezt a Fuzzy modulban inputképként a ROADDIST kép alkalmazásával határozhatjuk meg, ahol a függvényt monotonon csökkenő, J-shaped exponenciális függvényként adjuk meg. Az első kontrollpontként adjuk meg azt az értéket, ahol a maximális alkalmasság a távolság függvényében és második kontrollpontként adjuk meg azt az értéket, ahol a függvény inflekciós pontja található. Ebben az esetben az első kontrollpont (c) 50 m, és a második kontrollpont (d) 400 m lesz, és az output képet nevezzük ROADFUZZ képnek. Mint a fentiekben már tárgyaltuk, a 15%-nál kisebb lejtési viszonyok a leginkább megfelelőek a fejlesztések szempontjából. Ebben az esetben is egy szigmoid alakú Fuzzy függvényt használunk az újraskálázáshoz, ig terjedő értéktartományon belül. Használjuk a Fuzzy függvényt, ahol a görbe kezdődik a maximális alkalmasságnál, azaz, ahol a lejtő értéke 0% és a második kontrollpont a 15%, ahol az alkalmasság minimális lesz a döntési cél szempontjából. Használjuk megint a Fuzzy modult, ahol input képként az SLOPES réteget válasszuk ki egy monotonon csökkenő függvény funkcióval, ahol az input érték 0 a c kontrollpontnál, és 15 a d kontrollpontnál, és az output réteg pedig SLOPFUZZ nevű legyen. Utoljára a környezetvédők által támogatott döntési tényezőt vesszük figyelembe, amely a beépített területektől mért minél nagyobb távolságot támogatja a környezetvédelem szempontjából. Ennek megfelelően szintén használjuk a Fuzzy parancsot és a DEVELOPDIST input képet, állítsuk be a lineáris függvény összefüggést monotonon csökkenő alkalmassági értékre. Használjuk a minimális távolsági értéket, mint az 104

111 13. GIS példafeladatok első kontrollpont értékét és a maximális távolság értéket, mint a második kontrollpont értékét, az output képet pedig nevezzük el DEVELOPFUZZ képnek. Eddig a műveletsorig egy folyamatos újraskálázást végeztünk el a döntéshozatali folyamatban. A következő feladat az újraskálázott standardizált értékekhez a döntési súlyok hozzárendelése. Válasszuk a next gombot ismét, így az összes beállított standardizált faktor egymás után megjelenik. A WLC eljárás előnye, hogy relatív súlyokat tudunk a döntési tényezőkhöz hozzárendelni a döntési folyamatban. Ezeket a döntési súlyokat néha kompromisszumos súlyoknak is hívják, amely jelzi az adott döntési tényező relatív fontosságát a döntési folyamatban. Ezzel a döntéshozó ellenőrizheti, hogy a döntési kompromisszumok, illetve kompenzációk során az egyes döntési tényezők milyen mértékben vegyenek részt a döntési folyamatban. Ahol a döntési tényezőhöz a legnagyobb döntési súlyt rendeljük, ott ez a döntési folyamat során a legnagyobb kompenzációs képességgel rendelkezik a többi tényezőhöz viszonyítva a helyre vonatkozó döntési folyamatokban. Az IDRISI software súly (WEIGHT) modulja segítségével páros összehasonlítási technikát használva alakíthatjuk ki a faktorsúlyok készletét. A modulban a felhasználó egy interaktív súlyozási eljárás segítségével alakíthatja ki a döntési súlyokat, ahol a modul folyamatosan ellenőrzi a konzisztenciaarányt, a páros összehasonlítási technikában. Válasszuk a Factor weighting beállítást, az AHP- Analytical Hierarchy Process a súlyozás megadásához. A súly modul (WEIGHT) használata során, határozzuk meg az előző RESIDENTIAL páros összehasonlító fájlt.pcf, illetve adjuk meg az output döntéshozatali támogatási fájlt, melynek neve: RESIDENTIAL. A next gombot lenyomva a következő dialógusablakban a páros összehasonlító mátrix tartalmazni fogja a behívott.pcf fájl tartalmát. Ez a mátrix tartalmazza bármely döntési tényező relatív fontosságának értékét, összehasonlítva a többi döntési tényezőével. A mátrix értékeit meghatározva, válasszuk ki minden faktor esetében a súlykalkulációt. Ezt néhányszor le kell futtatnunk, mindig visszatérve a páros összehasonlító mátrixhoz, amely újrakalkulálja az elfogadható konzisztencia arányt. A folyamat végén fogadjuk el a parancsot, majd futtassuk le újra a súlymodult, megfigyelve, hogyan változott a páros összehasonlító mátrix. Zárjuk be a mátrix ablakot, és térjünk vissza a varázsló ablakba. Itt válasszuk a Retrieve AHP weights gombot, mely visszatér az AHP súlyozáshoz és válasszuk ki a legördülő menüből a RESIDENTIAL.dfs fájlt és készítsük el a súlyozást. A standardizálás és a súlyok hozzárendelése után futtathatjuk le a súlyozott lineáris kombinációs, többtényezős értékelési rendszerünket, ez a WLC modul összegzi a döntési súlyokat a döntési tényezőkkel, míg utolsó lépésben a Boolean döntési korlátokkal szorozza össze az eredményértékeket, jelen esetben ezek az LANDCON és a WATERCON rétegek. Ebben az esetben válasszuk a NO OWA (Ordered Weighted Averaging) lehetőséget, amely beállításnál nincs rangsorolt súlyozás. Menjünk tovább a next gombbal. Most láthatjuk az eddigi döntési sor összegzését, nézzük meg mindhárom modell elemet és azok beállításait, úgy hogy rákattintunk. Az eredmény képet nevezzük el MCEWLC-nek, és nyomjuk meg a next gombot. A modell lefutását követően a végső összesített eredménykép automatikusan megjelenik. Nyomjunk a Finish gombra és zárjuk be a varázslót. 105

112 13. GIS példafeladatok Az eredmény könnyebb értelmezése érdekében nyissuk meg az előre elkészített csoport fájlból az MCEWLC fájlt az IDRISI Explorer segítségével. Kapcsoljuk be a Feature Properties lekérdezőt, ahol válasszuk a grafikonos megjelenítést (View as graph) és kapcsoljuk be a Relative scalling lehetőséget, amely így egy megadott skálán jeleníti meg a műveletbe vitt rétegek értékeit, most 0 és 255 végpontot adjunk meg. 12. Többtényezős döntési eljárás sorrenddel súlyozott átlag alapján A következő technika a többtényezős döntésértékelési eljárások sorában a sorrenddel súlyozott átlag (Order Weighted Average - OWA). Ez a technika nagyon hasonló a WLC eljárásban megismertekkel, az adatelőkészítés során ugyanúgy kell alkalmazni az adatok standardizálását, a súlyok hozzárendelése is ugyanúgy történhet folyamatos értékskálák alapján, és használhatunk a döntéshozatal során Boolean döntési korlátokat is. Egy lényeges dologban viszont eltér, mivel egy további súlykészletet rendel a döntési faktorokhoz, ez a sorrendi súlykészlet. A sorrendi súlyok hozzárendelése a döntési faktorokhoz egy további fokozatot jelent a döntési kompromisszumok lehetőségének irányába, amely értelemszerűen együtt jár a döntési kockázati szintek növekedésével. A Boolean gyakorlatok során megismert eljárásban kemény döntéshozatali feltételek mellett egy döntési tényező esetében választottuk ki az alkalmas és az alkalmatlan területeket. Ez egy logikai ÉS ( AND - minimum ) műveletnek felel meg, amelynek eredményeként egy konzervatív, kockázatot nélkülöző és kompromisszumot elutasító döntési magatartást képviseltünk. Ennek megfelelően előfordult, hogy nem volt olyan eredmény értékünk, amely az összes döntési tényezőnek és korlátnak a kemény döntési határfeltételek mellett megfelelt volna. A WLC technika lehetővé tette, hogy egy, az alkalmasság szempontjából folyamatos döntési tényező felszínt hozzunk létre a Fuzzy algebra segítségével, majd ezeket a súlyozott döntési tényezőket kombinálva egy átlagoló technikát alkalmazzunk. Ez az átlagoló technika egyenlő távolságra van a logikai ÉS, azaz a minimum és a logikai VAGY, azaz a maximum műveletek között. A logikai vagy művelet ebben az esetben egy maximális kompromisszumkereső és ugyanakkor a legnagyobb kockázatot felvállaló magatartásnak felel meg. Az OWA, azaz a sorrenddel súlyozott átlag eljárás lehetővé teszi a döntéshozó számára, hogy ellenőrizze a döntéshozatal kompromisszum szintjét és ugyanakkor a vállalt kockázati szintet is. 106

113 13. GIS példafeladatok Ebben a döntési eljárásban a döntési súlyok (Order Weights) egyfajta prioritási sorrend alapján alakulnak ki, ezt a prioritási sorrendet a döntéshozó az alapján tudja meghatározni, hogy mely rétegeket kívánja leginkább bevonni a kompenzációs folyamatokba. Ezek a kompenzációs folyamatok azt jelentik, hogy ha eredetileg az egyes rétegek bevonásával nem találnánk megfelelő megoldást, akkor valamilyen kompromisszum alapján az egyes rétegek egymást kompenzálhatják, azaz például a lejtőviszonyok a területfejlesztés szempontjából például, kompenzálhatják a vizektől mért távolság döntési tényező szerepét és fordítva, amennyiben ezt a sorrendi és a döntési súlyok lehetővé teszik. A legalacsonyabb alkalmassági sorrend kapja az első sorrendi súlyt, majd a második az alkalmassági sorrendben a második sorrendi súlyt, és így tovább. 17. FELADAT: A feladat első felében az átlagos kockázattal és a teljes kompromisszum meghatározásával foglalkozunk a döntéshozatali folyamaton belül. A már ismert esetben 6 sorrendi súlyt kell meghatároznunk, mivel 6 döntési tényezőnk van, amely sorrendi súlyokat a döntési súlyok alkalmazása után rendelhetjük a döntési tényezőkhöz. Például, ha az előző WLC vizsgálati eredményt elemezzük, akkor a kockázat és a kompromisszum szempontjából a logikai ÉS és a logikai VAGY, tehát a minimum és a maximum értékek meghatározása között félúton találhatjuk a döntési kompromisszumot és a döntés kockázati értéket. Ennek megfelelően a következő döntési súlyokat rendelhetjük hozzá: Mint a fenti példa mutatja, ebben az esetben az összes döntési tényezőhöz azonos sorrendi súlyt rendeltünk hozzá, ennek megfelelően ez az ÉS és a VAGY műveletek közötti értéket fogja adni. Mivel a sorrendi pozícióhoz azonos súlyokat rendeltünk hozzá, így valamennyi döntési tényező súlyait a döntési folyamatban a döntési rendszer teljes mértékben tudja alkalmazni. A vizsgálathoz használjuk a döntési varázslót (Decision Wizard), és töltsük be az előző műveletben létrehozott WLC fájlt. Nyomjuk meg a next gombot és a felbukkanó párbeszéd ablak elolvasása után OK. Kattintsunk a mentés másként gombra és gépeljük be az MCEAVG nevet, így lehetőségünk nyílik a döntési sor megváltoztatására, míg az eredeti fájl is megmarad. Addig menjünk tovább next gombbal, míg az OWA beállítási opciókhoz nem érünk. Automatikusan az egyenlő rangú súlyozást (equal order weigth) tölti be a gép. Az alapbeállításban ezek a sorrendi súlyok azonosak, amely lehetővé teszi a teljes mértékű kompromisszum meghatározását átlagos kockázati szint felvállalásával. Így egy olyan megoldást kapunk, mely az átlagos kockázatot és a teljes kompromisszumot határozza meg. Kattintsunk a háromszög tetején lévő pontra, azért, hogy meghatározzuk a háromszögelési döntési tér tetejével megegyező súlyokat. Kattintsunk a next gombra. Az eredmény fájlt nevezzük el MCEAVG-nek. Vizsgáljuk meg az új modell paramétereit (pl.: OWA súlyozást). Futtassuk le a modellt, az MCEAVG eredmény fájl automatikusan megjelenik. Ennek a műveletnek az eredményeként ugyanazokat az értékeket kell kapnunk, mint a WLC műveletben, hisz hatásában is azonos volt a döntéshozatali folyamat. Jelenítsük meg és hasonlítsuk össze az MCEWLC fájllal. A feladat második részében az alacsony kockázattal és kompromisszum-elutasító döntéshozatali folyamattal foglalkozunk. Abban az esetben, ha létre akarunk hozni egy alacsony kockázatú és kompromisszumot elutasító, a logikai ÉS ( AND - minimum ) művelethez közel álló műveletet, a legnagyobb sorrendi súlyt kell adnunk a leginkább minimumban lévő döntési tényezőnek, azaz a sorrendben elsőnek. Abban az esetben, ha ennek a tényezőnek adjuk az 1 értéket, azaz a teljes súly értékét, akkor a többi rétegnek nem lesz lehetősége a döntési kompromisszumban részt venni, így a kompromisszum keresésére sincs lehetőség. Ebben az esetben az ÉS operátornak megfelelő sorrendi súlykiosztás a következő lesz: 107

114 13. GIS példafeladatok A művelet végzése technikailag az előzőhöz hasonló, azaz a Decision Wizard operációs műveletnél a MCEAVG fájlt töltsük be és mentsük el a paraméterfájlt MCEMIN néven. Addig menjünk tovább next gombbal, míg az OWA beállítási opciókhoz nem érünk. Kattintsunk a háromszög bal alsó sarkában lévő pontra, ezzel megváltoztatjuk a döntési sort, a táblázatnak megfelelően. Az eredmény fájlt nevezzük el MCEMIN-nek. Vizsgáljuk meg az új modell paramétereit. Futtassuk le a modellt, az MCEMIN eredmény fájl automatikusan megjelenik. Az eredmény az MCEMIN, tehát a Boolean művelethez hasonló döntési eredményt fog adni. Azonban az alkalmasság fokát is megmutatja. Nyissuk meg az MCEBOOL réteget és hasonlítsuk össze. Az eredmény az MCEMIN, tehát a Boolean művelethez hasonló döntési eredményt fog adni. Ha a sorrendi súlyokat ellenkező értelemben határozzuk meg, akkor egy maximális kockázati szintet és egy minimális kompromisszumkészséget tudunk megadni, amely a logikai VAGY ( OR ) műveletnek felel meg. Most készítsük el az előzőkhöz hasonlóan a maximális döntési értékeket alkalmazva a MCEMAX réteget is és hasonlítsuk össze az MCEMIN képpel. Az OWA technika lehetővé teszi, hogy egy döntési stratégiai térben, amelyet a minimális kockázati szint, a maximális kockázati szint, illetve a kettő között elhelyezkedő átlagos kockázati szint és legnagyobb kompromisszumvállalás határol bármely döntési kockázati szintet és kompromisszum szintet a sorrendi súlyok segítségével meg tudjuk határozni a két extrém állapot között, azaz a logikai ÉS és a logikai VAGY, azaz a minimum és a maximum döntési tényező értékek között (116. ábra). 108

115 13. GIS példafeladatok A kompromisszum értékeket úgy kell értenünk, hogy azokon a helyeken, ahol nagy súlyok vannak eredetileg, az eredmény a 3 döntési pozícióban, tehát a MCE minimum, azaz a minimális kockázat és minimális kompromisszumkészség, az MCE maximum, azaz a maximális kockázat és minimális kompromisszumkészség, és az MCEAVG, azaz az átlagos kockázati szint és maximális kompromisszumkészség által határolt döntési pozícióban hasonló lesz. Ahol az alkalmassági és sorrendi értékek alacsonyak, ott lehetőség van valamelyik irányban a 3 döntési pont felé elmozdulni a kompenzációs lehetőségek és a kockázati szintek területén. Természetesen például átlagos kockázatot nem lehet kompromisszum nélkül felvállalni. A feladat harmadik részeként nézzük meg a kompromisszum szempontjából fontos döntési tényezők csoportjainak kialakítását. A döntési kompromisszumok szempontjából előfordulhat olyan döntési kényszer, hogy nem lehet azonos szinten kezelni a sorrendi súlyokat. Ebben az esetben a sorrendi súlyok kialakítása szempontjából fontos csoportokat kell kialakítani. A már ismertetett vizsgálat szempontjából két ilyen fontos döntési csoport: a város fejlesztése szempontjából fontos költség szempontú elemzések, illetve a környezetvédelmi szempontok. A két döntési csoport által képviselt döntési tényezőket, ha egy csoporton belül vonjuk be a döntési kompromisszumos folyamatba, akkor relatív, (például a környezetvédelmi szempontból) hátrányt szenvedhetnek a költségközpontú döntési tényezők csoportjával szemben. Ezt az ellentmondást úgy lehet feloldani, hogy két csoportot alakítunk ki az alkalmassági térképezés szempontjából. Az egyik csoportot a pénzügyi döntési tényezők, a másikat pedig a környezeti döntési tényezők képviselik és ezek kombinációját azután egy harmadik, többtényezős döntési értékelési rendszerben ütköztetik ezeket egymással. Az első súlyozott lineáris kombinációba a költség szempontjából fontos döntési tényezőket vonhatjuk be, ahol teljes kompromisszumkészséget és átlagos kockázati szintet kívánunk felvállalni. Ebben az esetben 4 döntési tényezőt kell figyelembe venni, amelyek a következők: átlagos földhasználat, várostól való távolság, utaktól való távolság és lejtőviszonyok. A súlyozott lineáris kombinációban, hacsak ezeket a tényezőket vesszük figyelembe, akkor egy újraskálázást kell végrehajtanunk úgy, hogy az új súlyértékek összege felvegye az 1 -es értéket, amelyet az eredetileg 2 csoportban, tehát a költség és a környezetvédelmi szempontú döntéshozatali tényezők között osztottunk szét. Ennek megfelelően az új és a régi súlyok a következők lesznek (117. ábra). Valamint ebben az esetben 2 döntési tényezőt kell figyelembe venni. Az egyik a távolság a vízfelülettől, a másik pedig a távolság a már beépített területektől. Itt az előzőeknek megfelelően kell elvégezni szintén az újraskálázást, ahol az alábbi értékeket adjuk meg figyelembe véve, hogy a döntési tényezők súlyösszege az 1 -et nem haladhatja meg. 109

116 13. GIS példafeladatok Jelenítsük meg a COSTFACTORS és az ENVFACTORS képeket, melyek az előző átosztályozás eredményeit mutatja. Mindkét fájlhoz tartozik egy-egy az eredmény fájlal megegyező nevű Decision Wizard-ban alkalmazott paraméter fájl, melyet előre elkészítettek nekünk, így tanulmányozhatjuk a paraméterek beállításait. Az utolsó lépés, hogy a két közbenső eredményt alkalmazzuk a harmadik MCA operációs lehetőségben. Alkalmazzuk a Decisin Wizard felületen az MCEFINAL paraméter fájlt és nézzük meg a paraméter beállításokat, mely a két átosztályozott paramétert használja. Az eredmény fájl neve legyen MCEFINAL, és jelenítsük meg. A fentiekből látható, hogy az OWA egy rendkívül flexibilis többtényezős döntésértékelési eljárás. Míg a hagyományos WLC technikában kombinálják a döntési súlyokat egy átlagos kockázati szint mellett, addig az OWA gyakorlatilag bármilyen kockázati szintet és kompromisszumkészséget lehetővé tesz a döntési stratégiai téren belül a döntéshozó számára. Az IDRISI speciális kurzor lekérdezési módban lehetőséget ad bármely határfeltétel kielégítettségi szintjének meghatározására a vizsgálati tér tetszőleges pontján. 110

117 13. GIS példafeladatok 13. Többtárgyú döntéshozatali rendszer Az előző gyakorlatokban olyan többcélú értékelési rendszert tanulmányoztunk, amelynek egy döntési tárgya volt, nevezetesen a városfejlesztés szempontjából alkalmas területek kiválogatása. Nagyon gyakran olyan döntéshozatali problémával állnak szemben a döntés előkészítők, amikor több döntési tárgyat kell kielégíteni, amelyek egymással konfliktusban vagy egymást kiegészítő viszonyban állnak. Az egymással konfliktusban levő döntési tárgyak esetében a helyzet összetettebb, mivel a földallokáció során mindenképpen egymást kizáró feltételek, döntési tényezők és korlátok vannak. Itt egy lehetséges megoldás a döntés tárgyának prioritása. A priorizáció mellett gyakran használt a különböző kompromisszumos megoldások keresése is. A kompromisszumos megoldások matematikai kivitelezését elsősorban a lineáris programozási eljárások jelentik. A létrehozott alkalmassági térképeket egy többdimenziós tér tengelyeként képzelhetjük el. Az egyszerűsítés kedvéért két külön döntési tárgyat vizsgálunk meg. Az eredményrétegben minden egyes raszteres cellát a döntési térnek megfelelően szét kell osztanunk az alkalmassági szintnek megfelelően. Ha az egyik döntési tárgy érdekében x hektárt kell leválogatnunk és a másik döntési tárgy érdekében y hektárt, akkor a vizsgálati területen lesznek olyanok, amelyek az egyik döntési tárgy szempontjából megfelelőek, lesznek olyanok, amelyek a másik döntési tárgy szempontjából megfelelőek, és lesznek olyan cellák, amelyek mindkét döntési cél szempontjából megfelelőek, ill. olyanok, amelyek egyik döntési tárgy szempontjából sem megfelelő. Természetesen, mint említettük, ahány döntési tárgy, annyi döntési tengelyt tételezhetünk fel a döntési térben; jelen esetben azonban kettőt vettünk alapul. A két döntési tárgy origójából egy döntési egyenest húzhatunk meg, amely ha 45 -os értéket vesz fel, akkor azonos súllyal sikerült megoldanunk a konfliktust. 18. FELADAT: A legtöbbször azonban a konfliktusok nem azonos súllyal esnek latba a két döntési tárgy között. A két döntési tárgy maximum értéke adja az egyes döntési tárgyak szempontjából optimális döntési pontot. A döntési egyenes legnagyobb értéke pedig a konfliktus legnagyobb értékét adja meg kettéválasztva a konfliktusmentes területeket, az egyes döntéshozatali tárgyaknak megfelelően. Természetesen itt is első lépésben standardizálni kell a döntési feltételeket egy többtényezős döntéshozatali értékelési rendszerben, mint azt már az előzőekben bemutattuk. A folyamat megoldását egy több tárgyú földallokációs modul végzi el (Multi-Objektive Land Allocation -MOLA). A MOLA a konfliktust az ideális döntéshozatali ponttól legkisebb távolságú döntéshozatali egyenes felállításával oldja meg a súlyozott sorrendbe rendezés felhasználásával. Az alábbi vizsgálatban a több tárgyú döntéstámogató rendszer egy alkalmazási példáját mutatjuk be, ahol a döntés egyik tárgya egy pénzügyi fejlesztés, az előző fejezetekben már vizsgált területre, ahol 1600 hektárnyi területet kell elkülöníteni városfejlesztési célra, míg a döntés másik tárgya ugyanerre a területre vonatkozóan egy 600 hara kiterjedő ipari fejlesztés megvalósítása. A vizsgálatot a már említett MOLA modul segítségével végezzük el, ahol előzőleg mindkét döntési tárgynak megfelelően meghatároztuk az alkalmassági térképeket. Az egyik ilyen alkalmassági térkép melyet alkalmazni fogunk a MCEFINAL, amelyet előzőleg hoztunk létre. Ehhez tartozik egy MCEFINAL nevű döntési paramétere fájl, melyet a Decision Wizard művelettel nyithatunk meg, hogy megvizsgáljuk a paramétereket. 111

118 13. GIS példafeladatok Nyissuk meg a Decision Wizard ablakot és válasszuk a MOLA fájlt. Lépkedjünk végig a két célterület paramétereinek beállításain, és vizsgáljuk meg azt. Mivel két célterületünk van a Residential és az Industrial mindkettő beállításait el kell végezni, melyre lehetőség nyílik, ha már az első céltartományt beállítottuk és lefutott. Tehát lépkedjünk végig Residental célterület beállításain, addig az ablakig, ahol a legjobb terület kiválasztását (select best area for this objective) kell megadni. Itt írjuk be 1600 hektárt és nevezzük el az eredményfájlt BEST1600RESID-nek. Ezt követően a varázslóban a következő célterület beállítása következik, mely az Industrial lesz esetünkben. Lépkedjünk végig rajta, figyelmesen nézzük meg. A legjobb terület kiválasztásánál adjuk meg a 600 hektárt és nevezzük el az eredmény fájlt BEST600INDUST-nak. Mielőtt folytatnánk a MOLA folyamatot, hagyjuk el a varázsló ablakot és a GIS Analysis nemü/ Database Query almenüből válasszuk ki a CROSSTAB modult, a két célterület konfliktusainak feltárására. Válasszuk a kereszttabulációs kép fájl létrehozását és adjuk meg az eredmény fájl nevét: CONFLICT. Az első kép a BEST1600RESID, a második pedig a BEST600INDUST fájl legyen. Az eredmény kép három féle típusú adatot tartalmaz: 1- amelyik egyik célterületnek sem felel meg, 2- amelyik az első célterületnek (residential) megfelel, de a másodiknak (industrial) nem, 3 amelyik mindkét célterületnek megfelel. (Olyan terület nincs, amelyik csak a második industrial célterületnek felel meg és az elsőnek residential, pedig nem.) A mi vizsgálatunk szempontjából a harmadik osztály az, amelyik a konfliktus területet jelenti. Most térjünk vissza a Decision Wizard ablakba, és a döntéskészítő ablakot kell látnunk. Haladjunk tovább. Az MCE folyamathoz hasonlóan a MOLA esetében is alkalmazhatunk súlyozást. Most a két célterületet egyenlő súllyal vesszük figyelembe. Menjünk a következő lépéshez, ahol ismét a területre vonatkozó beállításokat láthatjuk. A következő ablakban adjuk meg az eredmény kép nevét, mely MOLAFINAL legyen és nyomjuk meg a next gombot. Amikor lefutott a modell megjelenik az eredménykép és egy szöveges eredmény, mely a cellák száma szerint mutatja az eredményt. Az AREA modul segítségével hektárban kérdezhetjük le az értékeket, kérjünk táblázatos (tabular) kimenetet. A MOLA program egy iteratív megoldást fog lefuttatni a konfliktus felbontása érdekében. Az eredmény rétegben természetesen egy lehetséges megoldási kombinációt mutat be számos megoldás közül, amely kielégíti a két döntési tárgyat. A MOLA modellben összesen 20 célterületet adhatunk meg a vizsgálataink során. A térinformatika és a döntéstámogatási rendszer kapcsolatáról a Clark University által összeállított segédletekben további információkat találnak a téma iránt érdeklődők. 14. Súlyozott evidencia modellezés belief modullal Elsőnek állítsuk az erre a feladatra vonatkozó Munka könyvtárat (Working Folder). Az IDRISI Explorer menü / Project fül használatával válasszuk az IDRISI Tutorial\Advanced GIS könyvtárat. Ez a feladat kibővíti a Döntés Támogatási feladatok csoportját (MCE- Multi-criteria evaluation) / (MOLA - Multi-objective land allocation), a Dempster-Shafer Súlyozott Evidencia modellként ismert adat-csoportosítás módszerével. Az ebben a feladatban alkalmazott Belief modul felhasználása széles körű lehetőségeket kínál, úgy, mint az információ nagyon különböző adatforrásainak csoportosítása, hogy bármilyen jelenség előfordulása esetén előre ki tudjuk számítani a valószínűséget. Mivel ez az eszköz biztosítja a felhasználó számára az összegyűjtött információ relatív megbízhatóságának felülvizsgálatát, meg tudjuk határozni a bizalom fokát, így alkalmassá teszi az adomaszerű információkat arra, hogy elemzésben használjuk fel, úgy hogy igazolhatjuk a tudatlanság mértékét az előállított 112

119 13. GIS példafeladatok végső kimenetben. Ezzel a rugalmassággal, lehetővé válik, hogy kimutassuk és kiértékeljük a döntéseink relatív kockázatát, amit a teljes elérhető információ mennyiségre alapoztunk. Ez a feladat demonstrálni fogja, hogy hogyan tudjuk kiértékelni a minta evidenciákat (információk, tények), amelyek a szakértői ismeret alkalmazásához szükségesek, és ezt követően valószínűség felszíneket generálunk azért, hogy a tapasztalatokat leírjuk. Ez a feladat be fogja mutatni azt is, hogy hogyan lehet kombinálni az evidenciákat, hogy előre kiszámíthassuk a jelenségek megbízhatóságát a teljes raszter felszín mentén. ez a feladat demonstrálni fogja, hogy hogyan tudjuk kiértékelni a minta evidenciákat (információk, tények), amelyek a szakértői ismeret alkalmazásához szükségesek, és ezt követően valószínűség felszíneket generálunk azért, hogy a tapasztalatokat leírjuk. Ez a feladat be fogja mutatni azt is, hogy hogyan lehet kombinálni az evidenciákat, hogy előre kiszámíthassuk a jelenségek megbízhatóságát a teljes raszter felszín mentén. 19. FELADAT: A cél az, hogy kiértékeljük egy régészeti hely fellelhetőségének a valószínűségét a délnyugat amerikai Piňon Canyont bemutató felszín minden egyes pixelére vonatkozóan. A meglévő régészeti helyszínekről és a kultúráról kapott szakértői ismereteket, és minden evidenciát (állítást), amelyek egy ásatási hely létezésének a valószínűségét mutatják be, külön rétegbe transzformáltunk. Az összegyűjtött evidenciák olyan eredményeket szolgáltatnak, amelyeket felhasználunk a régészeti helyek előfordulásának erőre jelzéséhez, minden evidencia tételnek az ismeret teljes tömegére vonatkozó hatásának kiszámításához, és a további kutatásokhoz szükséges területek meghatározásához. A felvetett kérdés meghatározza az elkülönítés kereteit ez alapján két alapelem tartozik bele: [hely] és [nem hely]. Ezért az összes lehetséges hipotézis hierarchikus kombinációja a következőket fogja jelenteni: [hely], [nem hely], és [hely, nem hely]. Bennünket leginkább az eredmények érdekelnek, melyet a [hely] hipotézishez nyerünk. Azonban az általunk felhasznált meglévő evidenciák a lehetséges hipotézisek bármelyikét alátámaszthatják. A [hely] hipotézishez előállított végső eredmények attól függenek, hogy az összes evidencia hogyan kapcsolódik egymáshoz a csoportosítási folyamaton belül. Az evidencia, még ha alátámaszthat is más hipotéziseket, közvetve hathat a [hely] teljes megbízhatóságára. Mi összegyűjtöttünk olyan közvetett evidenciákat, amelyek a régészeti hely létezésének valószínűségéhez kapcsolódnak. Ezek a következők: ismert helyek, tárgyi leletek gyakorisága (számba vett cseréptöredékek), állandó víztestek és a lejtők. A különböző adatforrásokból származtatott evidenciák függetlenek egymástól. Az evidenciák mindegyike csak közvetve kapcsolódik a hipotézisekhez, ezért a tudatlanság egy fontos faktor az elemzésben történő elfogadáshoz. Határozottnak kell lennünk abban a kérdésben, hogy mit tudunk, és mit nem tudunk. A feladathoz tartozó adat fájlok a következőket tartalmazzák: SITE: vektor fájl az ismert régészeti helyekről WATER: image fájl az állandó vizekről SHARD_SITE: a töredékek gyakoriságából származtatott valószínűség image a [hely] hipotézis megalapozására SLOPE_NONSITE: a lejtőkből származtatott valószínűség image a [nem hely] hipotézis megalapozására Elsőként le kell vezetnünk minden evidenciára vonatkozóan a hipotézishez szükséges valószínűség image fájlt, amelyet az evidencia önmaga is alátámaszt. A döntés, hogy melyik hipotézist támogassuk nem mindig egyértelmű. Gyakran a hipotézist alátámasztó evidenciák közötti különbség nagyon csekély. El kell döntenünk, hogy az evidenciák és a hipotézis közötti kapcsolatban, hol húzódik az ismereteink határa. Ez részben meghatározza, hogy melyik hipotézist támasztja alá az evidencia, valamint hogy hogyan adhatjuk meg a valószínűség értékeket minden támogatott hipotézishez. Például a lejtők esetében kevéssé lehetünk benne biztosak, hogy melyik lejtő a megfelelő egy település számára, sokkal inkább tudhatjuk, hogy melyik lejtő a lakhatatlan. Az enyhe lejtők a keresett hely tekintetében a hipotézis alátámasztásához megfelelőnek tűnnek. Mivel az enyhe lejtők nélkülözhetetlenek, azonban nem jelentenek elégséges körülményt egy hely létezéséhez, ezek csak valószínűséget fejeznek ki a [hely]-hez kapcsolódó bizonyosság helyett. Ezért támasztják alá a [hely, nem hely] hipotézist is. Másrészt a meredek lejtők nagy valószínűséggel NEM a keresett hely elhelyezkedését jelentik, hanem inkább olyan lejtők, amelyek a [nem hely] hipotézist támasztják alá. Sok esetben a támogatott evidencia, ugyanúgy lehet a vállalkozás elsődleges hipotézisének valószínűsége is vagy tagadása is. Ez azt jelenti, hogy ezen evidenciák sokkal inkább alátámasztják a [hely, nem hely] vagy a [nem hely] hipotéziseket, mint a [hely] hipotézist. Hasonlóképpen, ha az evidencia csak a hipotézis kiegészítését támasztja alá, az ellenkezője igaz. Ez olyan eset amikor, a legvilágosabb és a legerősebb evidencia is a vállalkozás hipotéziseinek a tagadását támasztják alá. Ez azonban nem azt jelenti, hogy az információ nem használható. Sőt ez csak az ellenkezőjét jelenti. Ezen evidencia image-ek előállítása révén arra törekszünk, hogy finomítsuk a hipotézist, ott ahol a térbeli jelenségek valószínűleg meg fognak jelenni. 113

120 13. GIS példafeladatok Az állandó vizek adatai közvetett információk, amelyekből megállapíthatjuk egy hely létezésének a valószínűségét, mely lehet akár valószínű, vagy akár nem valószínű is. Egy döntést elősegítő gondolkodó folyamat bemutatásához használjuk ezt az evidenciát példaként és aztán a megfelelő valószínűség image-ek leképezéséhez. Elsőként vizsgáljuk meg az evidenciát (állítást) és tekintsük át, hogy hogyan kapcsolható a hipotézishez. Ezt követően jelenítsük meg a WATER nevű raszter képet IDRISI Default Qualitative paletta használatával. Ez az állandó víztesteket mutatja be a területen. A Composer ablakban válasszuk az Add Layer menüt, mellyel a behívott térképhez a SITES nevű vektor réteget jelenítsük meg Outline-white szimbólum fájl használatával. Ezek a már ismert régészeti helyek. A legtöbb hely állandó vízhez társul, mely arra ad következtetni, hogy a víz meghatározó faktor a keresett helyek előfordulását tekintve. Láthatjuk, hogy a legtöbb (talán az összes) hely állandó vízhez közel fekszik. Erről a kultúráról származó ismereteink rámutatnak arra, hogy a víz az élethez szükséges feltétel, de nem elegendő önmagában, mivel más tényezők, úgy, mint a lejtőmeredekség is befolyásolhatja a letelepedést. Ezért a vízhez való közelség megmutatja a helyek előfordulásának lehetőségét. Másrészt a víztől távolabb fekvő területek egyértelműen a [nem hely] hipotézist támasztják alá, mivel víz nélkül az emberek nem tudnak élni. A víztől való távolság és az ismert régészeti helyek fekvése közötti kapcsolat vizsgálatához a következő lépéseket kell végrehajtani. Futassuk a GIS Analysis menü / DISTANCE modulját a WATER image fájlon és az eredményt WATERDISTnek nevezzük el. Ellenőrizzük az eredményt, majd zárjuk be a képet. Futassuk a Reformat menü / RASTERVECTOR modulját Point to raster beállítással. Válasszuk ki a SITES nevű fájlt input vector fájlként, adjuk meg image to be updated fájl nevét, ahol az új fájl neve szintén SITES legyen. Az Operation type esetében válasszuk a change cells to record the identifiers of each point lehetőséget, majd OK. Mivel a SITES nevű raszter fájl még nem létezik, a felmerülő kérdésre igennel Yes válaszolva az INITIAL beállítások segítségével létrehozzuk azt. Az output image fájl neve automatikusan betöltődik SITES. Az adatokat a copy spatial parameter from another file beállítás után a már létező WATER fájl paraméterei alapján adjuk meg a fájl kiválasztásával, adat típusnak a legördülő menüből a byte -ot jelöljük meg, és az initial value legyen 0. Amikor az eredmény fájl automatikusan betöltődött, nyissuk meg a Composer ablak / Layer Properties menütjét és változtassuk a palettát Qual -ra. Most már van egy SITES nevű raszter fájlunk, amely tartalmazza az ismert helyeket és egy WATERDIST raszter fájl, amely a víztől való távolság értékeit adja meg. Ahhoz, hogy kezdetnek kimutassuk a kapcsolatot a helyek és a víztől való távolság között, a Display menü / HISTO modult fogjuk használni. Mivel csak ott van pixel, ahol hely is található, maszk image fájlt fogunk használni. Futassuk a Display menü / HISTO modult és input file a WATERDIST lesz, a use mask jelölőnégyzetet kapcsoljuk be és válasszuk a SITES-ot mask fájlként. Válasszuk a grafikus típusú kimenetet és az osztály szélességnek class width írjunk be 100-at. (Hibaforrás : Rendszer / Nyelvi beállítások, tizedes jel. legyen, helyett) A grafikus hisztogram a létező régészeti helyek közötti különböző távolsági értékek gyakoriságát mutatja. Mint ahogy a minta is mutatja a távolsági értékek és a régészeti hely létezésének valószínűsége között kapcsolat van. Itt meg kell jegyezni, hogy 800 méternél nagyobb távolságnál, relatíve kevés ismert hely felel meg ennek a kritériumnak. Mi ezt az információt tudjuk felhasználni a [nem hely] hipotézis valószínűségének lefuttatásához. Futassuk a GIS Analysis menü / Decision support/ FUZZY modult. Válasszuk a sigmoidal funkciót, valamint a monotonically increasing monoton növekvő függvényt, és input fájlként használjuk a WATERDIST-et. A control points lehetőségeknél adjuk meg a: 800-at és b: 2000 et. Kimeneti adattípusnak válasszuk a legördülő menüből a real adattípust, és a kimeneti fájl neve WATERTMP legyen. Használjuk a kurzor lekérdezési eszközt az eredmény értékeinek megvizsgálásához. A WATERTMP fájl a [nem hely] hipotézis valószínűségét adja meg. Az image fájl megmutatja, hogy amikor az állandó víztől való távolság 800m a [nem hely] hipotézis valószínűségéhez tartozó szigmoid alakú görbe elkezd emelkedni egészen 2000 m-ig, ahol a valószínűség eléri az 1-et. Azonban a valószínűség értékeléssel kapcsolatban van egy probléma. Amikor a [nem hely] hipotézis valószínűsége eléri az 1-et, nincs több lehetőség az egyéb típusú víztestekhez (úgy, mint a felszín alatti vizek és a nem állandó vizek) tartozó tudatlanság vizsgálatához. Ezen bizonytalanság bevonásához csökkenteni kell a valószínűséget. Futassuk GIS Analysis menü / Mathematical operathors/ SCALAR modult és szorozzuk meg multiply 0,8-al a WATERTMP fájlt, hogy eredményként megkapjuk a WATER_NONSITE nevű fájlt. (Az Image Calculator modult is használhatjuk.) A WATER_NONSITE nevű fájlban 0-0,8 közötti van a [nem hely] hipotézis valószínűségének értéke. Ez még mindig szigmoid függvény, de a maximum fuzzy tagság 1-ről 0,8-ra redukálódott. A fennmaradó evidencia (1- WATER_NONSITE) lehetőséget biztosít arra, hogy alátámassza a [hely, nem hely] hipotézist. Ezt tudatlanságként ismerjük, amely automatikusan számítható a Belief modullal. A további három evidenciából is hasonlóan elő lehet állítani a valószínűség térképet. Az ismert régészeti helyekhez közeli fekvésnél sokkal valószínűbb egy újabb régészeti hely megtalálása. Ez arra a feltevésre alapul, hogy az életfeltételek (körülmények) térbelileg szoros kapcsolatban vannak, és az emberek hajlamosak egymás 114

121 13. GIS példafeladatok környékén élni a közösség jobb védelme érdekében. Ahogy az ismert helyektől való távolság növekszik, a [hely] hipotézishez kapcsolódó valószínűség hirtelen lecsökken. A valószínűség meghatározásához alkalmazzuk a FUZZY modult, ahol a J-shape funkció tudja legjobban leírni a görbét. Futassuk a GIS Analysis menü / DISTANCE modulját a SITES image fájlon és az eredmény térképet nevezzük el SITEDIST-nek. Ezt követően futassuk a GIS Analysis menü / Decision support/ FUZZY modult a létrehozott SITEDIST fájlon a J-shape funkció alkalmazásával. Válasszuk a monotonically decreasing monoton csökkenő funkciót, és kontrol pontként adjuk meg c: 0, illetve d: 350 métert. Az eredmény térkép neve legyen SITE_SITE. Ezek lesznek a [hely] hipotézist alátámasztó lehetőségek, melyek az ismert helyek evidenciájából adódnak. Az ismert helyektől távol lévő helyszínekről nekünk nincs olyan információnk, amely alátámasztaná a [hely] hipotézist, egyszerűen azt is tükrözheti, hogy még azokra a területekre a kutatás nem terjedt ki. Ezért nem támasztja alá a [nem hely] hipotézist. Ez tudatlanságot jelez (valószínűség a [hely, nem hely] hipotézishez), amelyet a BELIEF modulon belül kiszámítunk. A számba vett cseréptöredékeket bemutató evidenciák esetében, az ismert régészeti helyeknél alkalmazott evidenciához hasonló gondolatmenetet használtunk, és létrehoztuk a [hely] hipotézist alátámasztó SHARD_SITE kép fájlt. A kép a még fel nem tárt cseréptöredékek gyakoriságának a valószínűségét mutatja be, mely egyben minden helyszínen egy régészeti hely megjelenését feltételezi. Hasonlóképpen, a lejtő evidenciából szintén előállítottunk egy valószínűség térképet - SLOPE_NONSITE a [nem hely] hipotézis alátámasztására. Ez az evidencia annak az eshetőségét mutatja be, hogy a meredek lejtők esetén valószínűleg nem találunk régészeti helyet. Ezeket a térképeket már korábban elkészítettük a feladathoz. Nyissuk meg a SHARD_SITE és a SLOPE_NONSITE kép fájlokat. Most az összes evidenciákhoz előállított valószínűség kép fájl összesítéséhez nézzük a BELIEF modult. Futtassuk a GIS Analysis menü / Decision support/ Belief modult. A Knowledge base feliratot cseréljük ki az Archaeological Sites Régészeti lelőhely feliratra. A Class list lehetőségnél az alapelemeket adjuk meg az elkülönítés keretén belül: hely, és nem hely. Írjuk be a SITE szót és nyomjunk meg az ADD gombot, ezt követően a NONSITE szót és ismét ADD gomb. Amint beírtuk mindkét elemet, a hierarchikus hipotézisek listájában automatikusan megjelenik 3 hipotézis: [site]- hely, [nonsite]- nem hely, és a [site, nonsite]- hely, nem hely. Most minden evidenciához be kell írni az információkat. Nyomjuk meg az add new line of evidence gombot, melyet követően megjelenik az evidencia szerkesztő ablak. Írjuk be a caption for this line of evidence sorba fejlécnek a Distance from water - víztől való távolság feliratot és adjuk meg képfájl nevét WATER_NONSITE az image name sorban. Válasszuk ki a támogatott hipotézist, amely a [nonsite]- nem hely, és nyomjuk meg az add entry gombot. Ezt követően az image / hipotézis négyzetben megjelenik az új fájl név. Ha van további ezen evidenciához tartozó tényező (fájl), mely alátámasztja bármelyik hipotézisünket, itt írhatjuk be, azonban a mi esetünkben ezen evidenciához csak ez az egy kép fájl szükséges. Nyomjuk meg az OK gombot a bevitel befejezéséhez. A megadott felirat név megjelenik a Current state of knowledge négyzetben. A további 3 evidenciával kapcsolatban is hasonlóan járjunk el. Lehetőség van bármely evidenciához kapcsolódó információ módosítására / megtekintésére a modify/view selected evidence gomb megnyomásával. A Belief párbeszéd ablakába beírt összes fent említett információt el lehet menteni egy ismeret alapú fájlba.ikb kiterjesztéssel. Miután befejeztük az összes információ bevitelét, válasszuk a fájl menün belül a save current knowledge base lehetőséget és az ismeretanyagot mentsük el ARCHAEOLOGY néven. A Belief modul ablakban az analysis menüben válasszuk a build knowledge base lehetőséget. A program kombinálni fogja az összes evidenciát és egy BPAs (basic probability assignments) - alap valószínűség eloszlást állít elő az 115

122 13. GIS példafeladatok összes hipotézishez. Amikor elkészült válasszuk a extract summary lehetőséget az analysis menüből. A párbeszéd ablakban a [site] hipotézishez tartozó mindhárom lehetőséget pipáljuk ki: belief - bizalom, plausibility - elfogadhatóság, és a belief interval files - bizalom intervallum, és nevezzük el a fájlokat a következőképpen: BELIEF_SITE, PLAUS_SITE, és INTER_SITE, majd OK. Nyissuk meg az éppen elkészült kép fájlokat a default quantitative paletta használatával. Vizuálisan elemezzük a mintázatát ezen eredmény képeknek. Adjuk hozzá a SITES nevű vektor réteget, azért hogy segítsük a vizuális kiértékelést. Szükségünk van a raszter fájlok egyesítésére, azaz egy group fájl készítésére az elemzés megkönnyítése érdekében. Az IDRISI Explorer-en belül a files fül alatt jelöljük ki a BELIEF_SITE, PLAUS_SITE, és INTER_SITE fájlokat Ctrl gomb lenyomásával. Majd jobb klikk és válasszuk a create / raster group lehetőséget. Az automatikusan felajánlott fájl név RASTER GROUP.RGF lesz, azonban ezt nevezzük át SITE.RGF re, a fájl név kiválasztása / jobb egér gomb / rename segítségével. Nyissuk meg a Display Launcher ablakot és hozzuk be a file listát. Keressük meg a most létrehozott SITE.RGF raszter group fájlt, melynek a neve előtt egy + jel látható. Ezen belül a + jel megnyomásával feltárja a három raszter fájlt. Töltsük be az INTER_SITE fájlt a default quantitative paletta használatával. Amikor a kép megjelent nyomjuk meg a composer ablakban található Feature Properties gombot a lekérdezés megkezdéséhez. Minden egér gomb általi lekérdezésnél megmutatjuk a cella értéket mindhárom kép fájlra vonatkozóan a képernyő jobb alsó sarkában található ablakban. Figyeljünk a BELIEF_SITE fájl magasabb valószínűség értékkel rendelkező területeire és próbáljuk felfedezni a kapcsolatot a belief - bizalom, plausibility - elfogadhatóság, és a belief interval files - bizalom intervallum értékei között. Ahhoz, hogy felfedezzük a kapcsolatot az eredmények és az evidencia rétegek között készítenünk kell egy újabb raszter group fájlt, melynek neve EVIDENCE legyen a következő tartalommal: WATER_NONSITE, SLOPE_NONSITE, SITE_SITE, SHARD_SITE, BELIEF_SITE, PLAUS_SITE, INTER_SITE. Az EVIDENCE.BEILIEF_SITE megnyitása előtt zárjuk be a SITE.INTER_SITE fájlt. Ismét alkalmazzuk a Feature Properties lehetőséget a lekérdezésekhez. Mi az, amit azonnal meg kellene figyelnünk, hogy az ismert helyekből, és a cserép töredékekből származtatott BELIEF_SITE képfájl a régészeti hely együttes lehetőségét tartalmazza, és a [hely] hipotézis minimum valószínűségét mutatja. A bizalom érték a támogatott evidenciák pontjai körül a legmagasabb. Másrészt a PLAUS_SITE képfájl az állandó víztestek mentén egy szélesebb területet jelöl ki, ahol magas a valószínűség. A kép megmutatja a régészeti hely megtalálásának a legmagasabb lehetséges valószínűségét, és ha minden valószínűség kapcsolódik a hipotézishez, akkor ellenőrzi a hipotézis támogatottságát. Az INTER_SITE képfájl megmutatja a potenciálok valószínűségét, amely egyben a legnagyobb valószínűség is, értékesebb további információ lesz a helyszínen. Ez a kép magába foglalja a többi információval való összevonás értékét is és így megvan a lehetősége a terület megtalálását szolgáló további kutatásokhoz. Ezen adatkészlet eredményeiből nyilvánvaló, hogy ott ahol nem volt minta információnk a tudatlanságunk magas fokú lett. Dönthetünk úgy, hogy folytatjuk a megfelelő hely kiválasztását a folyó közelében, ott ahol a legmagasabb a hely megtalálásának a valószínűsége. Másrészt gondolhatjuk úgy is, hogy az egész régióban találhatunk ilyen helyet, de mivel a vizsgáltunk nem mutatott ott eredményt, dönthetünk úgy is, hogy mielőtt elfogadjuk az előrejelzésünket jobban meg kellene ismernünk a folyótól távolabb fekvő helyeket és kiterjesztenünk az ismeret alapunkat. Lehetőség van rá, hogy egy időpontban vizsgáljuk az evidencia valamelyik irányvonalát, azért, hogy az evidencia minden egyes irányvonalának hatását áttekintsük a végső bizalom és a tudatlanság szintjén. Egyszerűen az evidencia egy időpontra vonatkozó valamelyik irányvonalát kell hozzáadni és újraépíteni az adatbázist az új összegző képfájlok előállítása előtt. Ebben az esetben a BELIEF eszközzé válik az evidenciák minden darabjának egyedi erősségének és gyengeségének megállapításához kombinálva más evidenciák további irányvonalával. A BELIEF modulból nyissuk meg az ARCHAEOLOGY fájlt és futassuk az analysis menü / extract summary lehetőséget. Válaszoljunk igent a kérdésre, hogy újraépíti-e a fájlt. Jelöljük meg a [nonsite] hipotézist és adjuk meg a fájl neveket a belief-nél BELIEF_NONSITE, a plausibility-nél PLAUS_NONSITE, és a belief intervallnál pedig INTER_NONSITE, és OK. Készítsünk egy újabb raszter group fájlt, EVIDENCE2 névvel. Szerepeltessük a négy evidencia fájlt és az előbbiekben előállított belief fájlokat. Az EVIDENCE2 fájlból nyisson meg egy kiválasztott képet, és még egyszer alkalmazza a kurzor segítségével a Feature Properties lehetőséget, hogy feltárjuk a három eredménykép és az evidenciák közti kapcsolatot. Az ismert és a nem ismert tényezők együttes jellemzése lehetőséget ad számunkra, hogy megértsük a döntéshozásunk relatív kockázatait. A változók - mint bizonyosságok - jellemzésének további előnye, hogy meg van a lehetősége a nagyon különböző típusú információk egyesítésének, beleértve a szakértői ismereteket, az anekdotikus tapasztalatokat, a lehetőségeket, az osztályozott űrfelvételeket, és az egyéb típusú adatokat. 116

123 13. GIS példafeladatok 15. Adatbázis bizonytalanság és a döntési kockázat Az előző feladat a Belief modult használta, mely elsődlegesen a döntési bizonytalansághoz kapcsolódik. Ebben a feladatban röviden a bizonytalanságra fogunk fókuszálni, mely speciálisan az adatokban és a döntési szabályokban mutatkozik meg. Bármely adatrétegben előforduló bizonytalanság tovább terjedhet az elemzésen keresztül a végső döntési lépésig és más forrásból származó hibával kombinálódhat, beleértve az adatréteg bizonytalan kapcsolatát is. Ez a feladat érinti a döntési szabályban megjelenő mérési hiba elterjedését is. Mi főleg a tengerszint emelkedés szimulációjának az esetére koncentrálunk és a modellezett hatásokból megalapozzuk a döntést. A vonatkozás elsődleges kérdése az, hogy a tengerszint emelkedés becslés esetén hogyan ismerhetjük meg teljesen a döntési kockázatot, mely két bizonytalanságból ered egyrészt az adatból eredő bizonytalanságból, másrészt a döntési szabályban lévő bizonytalanságból. 20. FELADAT: A globális felmelegedéshez kapcsolódó előre jelzett tengerszint emelkedés oda vezetett, hogy néhány nemzet a hatásokat értékeli és stratégiát fejleszt a felszínborítás és a népességváltozáshoz való alkalmazkodás tekintetében. Az illusztrációhoz mi az észak-vietnámi, Vinh városnál található Cua-Lo torkolat környékéről származó adatokat fogjuk használni. Futassuk a Display menü / ORTHO modult a VINHDEM magassági modell használatával. Adjuk meg drape image huzat v. fedő fájlként a VINH345 fájlt, valamint a paletta fájl esetén válasszuk a COMPOSIT palettát. Az eredmény fájlt (output image) nevezzük el ORTHO1- nek. A felbontást igazítsuk a saját képernyőjéhez és fogadjuk el az alapbeállítást a többi esetén. Alternatívaként használhatjuk a Fly Through modult is hasonló beállításokkal. A VINH345 fájl egy műhold kompozit kép, mely a Landsat Thematic Mapper 3, 4, és 5-ös csatornáiból készült, azért hogy kihangsúlyozza a biomassza és a páratartalom relatív változását. A nagy kiterjedésű alföldi területeken a rizsművelés dominál, amely jelentős gazdasági értékű export termény. Mivel a magasságot a legtöbb térképen a közép tengerszinthez vonatkoztatjuk, az elöntések vagy az új tengerszint szimulálása tipikus megközelítése, hogy kivonják a becsült vízszintemelkedést a digitális terepmodell összes magassági értékéből. Elárasztott területnek tekintjük a 0 vagy annál alacsonyabb differenciál értékekkel rendelkezőket. Azonban ez probléma, mert figyelmen kívül hagyja a magassági modell és a tengerszint ábrázolás meghatározásában mutatkozó bizonytalanságot. A feladatunk, hogy kiértékeljük a mérési hibát és a leképezési hibát valamint, a kettő kombinációjából eredő hibákat a döntési kockázat szempontjából. A tengerszint emelkedés becslése változó. A tengerszint emelkedés jelenlegi mértéke, a változás becsült értéke 2100-ra 0,21 méter. Azonban a becslések magasabbak az üvegházhatású gáz kibocsájtáshoz kapcsolódó felgyorsult globális felmelegedés állapota miatt. 0,32 métertől 0,64 méterig terjed. Ezért a becsült középszint 0,48 méter lesz 0,08 méter normál szórással. A 0,08 méteres normál szórás közvetlenül alkalmazható bizonytalansági becslésként a tervezett tengerszint emelkedéshez. Ez az érték a hibák normál szórásának valós értékéből származó becsült értékek változékonyságának kifejezése. Mennyiségi adatokban ezt a hibát gyakran négyzetes közép hibaként (RMS: Root-Mean-Square) fejezik ki. Ha az adat réteget nem látták el RMS hibával, akkor ezt ki kell számolni. Ezt mi megtesszük a magassági modellel. Jelenítsük meg a VINHDEM képet az IDRISI Default Quantitative paletta alkalmazásával. Ahhoz, hogy 117

124 13. GIS példafeladatok létrehozzuk ezt a magassági modellt, elsőként 1:25000-es méretarányú topográfiai térképlapokról bedigitalizáltuk a szintvonalakat. Egy szelvényen 1 méteres szintvonalközt alkalmaznak egészen 15 méter tszf. magasságig, ezt követően 5 méterre nő az intervallum. A raszterizált szintvonalakból a Gis Analyzis/ Surface Analysis/ Interpolation / INTERCON modul használatával készült el a teljes felszín interpolálása, 30 méteres felbontással. A felbontást azért határoztuk meg 30 méterben, hogy egymásba tudjuk illeszteni a műhold felvételből származtatott területhasználati adatokkal. Az elöntés becsléséhez az 1 méternél alacsonyabb magasságok fontossága miatt, további magassági adatokra volt szükségünk. Részletes pontszerű magasságokat határoztunk meg a területhasználati térképen szereplő rizstermesztési területek 4 meghatározó kategóriájához viszonyítva. Ezen kategóriák és a pontszerű magassági értékek közötti erős kapcsolat valószínűleg a modell magasságokból származott. A térképeket a térképészeti hivatal készítette az 1800-as évektől kezdve, melyeken általában az összes terület 90%-át teszik ki a meghatározott szintvonalköz felével rendelkező területek. Feltéve, hogy a magassági hiba random, az RMS hiba kiszámítása a következőképpen lehetséges: Normál eloszláshoz, az összes mérés 90%-a várhatóan 1,645 az átlag normál szórásába fog tartozni (az értékek a statisztikai táblából származnak). Mivel az RMS hiba egyenértékű a normál szórással, ahol az átlag a valós érték, akkor szintvonalköz fele átlépi az 1,645-ös RMS hibát. Pl.: 1,645 RMS = C/2 ahol a C a szintvonalköz Megoldás a következő: RMS = C/3,29 pl.: RMS=0,30 C Ezért az RMS hiba becsülhetően eléri a szintvonal köz 30%-át. A VINHDEM alacsonyabb területei esetében, az RMS 0,30 méter lesz. Bár pontosabb becslés lehetséges az 1 méternél alacsonyabb magasságoknál, mi mégis a 0,30 méteres RMS értékek fogjuk használni minden magasság esetén. A tengerszint emelkedése következtében bekövetkező elöntés, mely bizonytalanságot is magába foglal - szimulálása előtt mi egy tipikusabb megközelítéssel kezdünk. Ki kell vonnunk a becsült tengerszint emelkedést a digitális magasság modell minden magassági értékéből. A fent említett 0,48 méteres érték kivonásához (subtract) használjuk a SCALAR vagy az Image Calculator lehetőséget, input a VINHDEM fájl, output fájl neve LEVEL1 legyen. Használjuk a kurzor lekérdező módot a z-értékének (magasságának) ellenőrzéséhez. Az elöntések színterének a 0 vagy annál alacsonyabb differencia értékkel rendelkező területeket tekinthetjük az előzetes becsléseink alapján. Mert ezt a képfájlt a magassági modellből és a tervezett tengerszint emelkedésből származtattuk, így ez rendelkezik mindkét adatforrásból származó bizonytalansággal. A kivonás esetén a normál terjedési eljárások egy újabb bizonytalansági szintet eredményeznek: Zárjunk be minden fájlt, ha még eddig nem tettük meg. Nyissuk meg az IDRISI Explorer menüt, és válasszuk a LEVEL1 fájlt, így a Metadata panelben olvashatóak a fájl adatai. Adjuk meg hiba értéknek (value error) a 0,31-et és mentsük a fájlt. Futassuk a Gis Analyzis menü / Database query/ PCLASS modult, ahol az input kép a LEVEL1 és az output fájl neve pedig PROBL1 legyen. Számítsuk ki a valószínűséget, hogy a terület magassága hol esik a 0 küszöbérték (threshold) alá, és használjuk a kurzor lekérdező módot az eredmény térkép értékeinek megállapításához. Az IDRISI Quantitative palettát (QUANT) használva, ahol az elöntés valószínű lesz ott bíbor színben jelennek meg a területek, míg azok a területek, ahol a valószínűség 0, fekete színű lesz. Például a 0,45-ös valószínűségi érték alapján abban a cellában 45%-os valószínűséggel történhet elöntés, vagy épp ellenkezőleg 55%-os valószínűséggel a vízszint felett marad a terület. A valószínűség térkép kifejezi az elöntés eshetőségét minden pixelre vonatkozóan. Ez a döntési kockázat közvetlen kifejezési módja. Lehetőségünk van a kockázat határának meghatározására: a küszöbérték (threshold) lesz az a határ, ahol az elöntés kockázata túl nagy. Futassuk a Gis Analyzis menü / Database query/ RECLASS modult a PROBL1 fájlon. RISK10 legyen a kimeneti fájl neve. Osszuk ki az új értékeket: 1 érték legyen a 0-tól 0,10-ig (várhatóan szárazföldi területek), és 0 érték legyen 0,1-1 (várhatóan az elöntési zóna). Használjuk a Gis Analyzis menü / Database query/ 118

125 13. GIS példafeladatok OVERLAY modulját, ahol a VINH345 és a RISK10 fájlokon logikai szorzás (multiply) műveletet végezzünk el, az így előállított kép fájl neve LEVEL2 legyen. Futassuk a Display menü / ORTHO modulját a VINHDEM magassági modell használatával. Adjuk meg drape image huzat / fedő rétegként a LEVEL2 nevű fájlt, valamint nevezzük el az eredményt ORTHO2-nek. A paletta fájl esetén használjuk a COMPOSIT palettát, és válasszuk ki a grafikai rendszerünknek megfelelő felbontást. Végül jelenítsük meg az ORTHO1 fájlt és hasonlítsuk össze az eredménnyel. A hagyományos GIS elemzésekben az adatbázis bizonytalanságát nem vesszük figyelembe. Ez a feladat azt mutatja be, hogy mennyire egyszerűen lehet dolgozni a mérési hibákkal és hogyan terjed ki a döntési szabályokra. A döntéshozás feladata az, hogy kiértékeljük a lágy valószínűségi térképet, és hogy meghatározzunk egy olyan elfogadható szintű kockázatot, amellyel még a döntéshozás nyugodt lelkiismeretű legyen. Végül bármilyen egyéb elemzés vagy a hatások szimulációs modellezése növeli a döntések pontosságát is. 119

126 15. fejezet Képfeldolgozási példafeladatok 1. A feladat során a digitális képfeldolgozás azon lépéseivel fogunk megismerkedni, amelyek a távérzékelt képek elemzés számára történő előkészítésével kapcsolatosak. A távérzékelt adatok különös jelentőséggel bírnak a földrajzi információs rendszerek adatgyűjtési folyamatában, mivel a műholdakról érkező képek információ tartalma igen nagy, és a képek raszter formátumúak. Az elő feldolgozás során a szenzorok érzékeléséből, vagy az atmoszférikus hatásokból eredő zajokat távolítjuk el. Az IDRISI számos eszközt kínál ennek a feladatnak a megoldására. Ebben az esetben a radiometriai korrekció és a zaj eltávolítás módszerét tárjuk fel a DESTRIPE, PCA, ATMOSC modulok segítségével. 21. FELADAT: Szenzor hiba eltávolítása DESTRIPE modullal. A szenzor hibák főleg a régebbi felvételek esetén gyakoriak, de megjelenhetnek szenzor platformok esetén is. A folyamatot, amelyik az ismétlődő rossz beolvasási vonalakat korrigálja egy felvételen belül destriping-nek hívjuk, mely a hibás vonalakat távolítja el a felvételből. Magába foglalja az átlag vagy medián, és a normál eloszlás kiszámítását. Vertikális és horizontális irányú leolvasási vonalak esetén is működik. Horizontális leolvasási vonalakat alkalmazó érzékelők például az MSS és a TM, míg a SPOT egy vertikális vonalakat alkalmazó érzékelőre példa. Jelenítsük meg a NJOLO2 SPOT felvételt, szürkeskálával, és egyenlő intervallum (equal interval) beállítással. Ez a felvétel a SPOT 2 hullámsávjában készült a dél-afrikai Malawiban található Njolomole területéről. Ha belenagyítunk a felvétel bármely részébe, látni fogjuk a jelentős vertikális irányú csíkokat, mely az adatgyűjtés során keletkezett. Adjunk hozzá további két hullámsávban készült felvételt a NJOLO1-et és a NJOLO3-at. A felvételekhez a Composer ablakon belül rendeljünk hozzá RGB színkomponenseket, így hamis színű színes kompozit képet készíthetünk. (NJOLO1- kék, NJOLO2- zöld, NJOLO3- vörös) A felvételen végig futó vertikális csíkokat könnyen csökkenthetjük a DESTRIPE modul segítségével. A modul mind vertikális és horizontális irányban is elvégzi a műveletet, az átlag vagy medián és a normál eloszlás kiszámítása révén. A számítás részleteit a modul lefuttatása után adja meg. Nyissuk meg a DESTRIPE modul ablakot, adjuk meg input fájlként a NJOLO2-t, az eredmény fájlt pedig nevezzük el NJOLO2D-nek. Állítsuk be az érzékelők számát, mely a felvétel oszlopainak számával egyezik meg (509) és válasszuk ki a vertikális irányt, OK. Ha megjelent az eredmény kép, akkor cseréljük le a kompoziton belül a NJOLO2 felvételt a most elkészített NJOLO2D-re. Az új kompozit képen jelentősen kevesebb zajt kellene látnunk. Mivel csak 2 sáv volt zajos, a többi felvétel alkalmas az elemzésekhez. 120

127 14. Képfeldolgozási példafeladatok 22. FELADAT: Most a faktorok kombinációjából eredő hibák eltávolítását nézzük át. Most főkomponens analízist (Principal Components Analysis-PCA) fogunk alkalmazni a geokorrigált felvételek hibáink az eltávolítására. Jelenítsük meg a VIETNAM térképi kompozíciót a Display Lancher segítségével. A beállítás szerint a térképi kompozícióból csak a VIET1-es felvétel látható. Azonban a 2- től a 7-ig az összes felvétel megjeleníthető, ha a nevük mellett található jelölő négyben kipipáljuk. Jelenítsük meg a felvételeket egyenként, azért hogy minden sáv esetén megvizsgáljuk a hibák mértékét. Láthatjuk, hogy minden felvétel terhelt valamilyen szintű hibával. Ha az űrfelvételeket valamilyen szolgáltatótól szerezzük be, akkor a felvétel már georeferált lesz, így a DESTRIPE modul már nem alkalmazható. Ez a Vietnám tengerpartjáról készült Landsat TM felvétel már georeferálva van. Ebben az esetben a hullámsávok csoportján a főkomponens analízis alkalmazható. A PCA modul futtatásával statisztikailag különíti el a komponenseket. Nyissuk meg az Image Processing menü/ Transformation almenü/ PCA modult. Válasszuk a közvetlen kovariancia számítást (calculate covariances directly) és használjuk az unstandardized variables beállítást. Bemeneti adat a VIETNAM group fájl lesz (Insert Layer Group), és határozzuk meg a műveletbe vitt elemek számát (7). Output fájlnak adjuk meg a PCA nevet, és jelöljük be a teljes kimenet (complete output) lehetőséget. OK. Az eredmény a transzformációról készült statisztikai táblázat, valamint a PCA előtaggal elkészült felvétel sorozat. Jelenítsük meg Display Lancher segítségével a 7 képi elemet, vagy egy ablakon belül, vagy egymástól függetlenül. Amikor megnyitottuk a felvételeket láthatjuk, hogy minden felvétel több és több hibát tartalmaz. A PCA statisztikai táblázat szerint a Component1 (VIETCMP1) magyarázza az összes felvétel teljes változatosságának 93%-át. A táblázat tartalmazza a variancia / kovariancia mátrixot, a korrelációs mátrixot és a komponens sajátvektorokat. Ha zajkomponensek kihagyjuk az egyenletből, ki tudjuk számítani az új ilyen hatásoktól mentes sávokat. Erre használhatjuk az Image Calculator-t is. De könnyebb módszer, ha a PCA modulon belül az inverz PCA opciót választjuk. Válasszuk a PCA modulon belül az inverz PCA módszert, adjuk meg az RGB komponens fájlnak a PCA fájlt. Aztán gépeljük be 1-2 a használni kívánt komponensek listájához (list of components to be used), adjuk meg a NEWBAND nevet az output fájlok előtagjaként, majd a készítendő sávok számát 1-7 írjuk be. OK. Nyissuk meg az eredeti és a transzformált felvételek közül az első sávban készült képeket. Az első két komponenssel készített fordított transzformáció jelentős zaj csökkenést eredményezett. Ez a két komponens az eredeti 121

128 14. Képfeldolgozási példafeladatok felvételek teljes varianciájának a 97,3%-át tartalmazza. Több komponenst is adhatunk a művelethez az eredeti változékonyság teljesebb rögzítése érdekében, azonban súlyoznunk kell azért, hogy megakadályozzuk a hibaszám növekedését. Ha emlékszünk rá, úgy tűnt mintha csak az 1, 2, 3 és 6 sávok tartalmaztak zajt. A többi sávot ki kellene hagyni a további elemzések alól. 23. FELADAT: A pára és a fátyolfelhő eltávolítására atmoszférikus korrekciót végzünk az ATMOSC modullal. A vizsgálathoz New England délkeleti részéről készült Landsat 5 TM felvételt használjuk, mely magába foglalja Boston, Worcester, Cape Cod, Masschusetts, Providence és Rhode Island területét is. A felvétel készítésének ideje szeptember 16. A cél a légköri hatás csökkentése vagy eltávolítása a pára, vagy más interferenciák kizárása révén. Elsőként a Cost modell használatával eltávolítjuk a párát, majd a tiszta spektrális könyvtárat használva ellenőrizzük eredményünket. Az ATMOSC modul az arra a napra vonatkozó meteorológiai adatokat is igényli. Boston, Worcester és Providence környékére a helyi meteorológiai irodával vették fel a kapcsolatot és a következő adatokat szolgáltatták: 1987 szeptember 16 Worchester Regionális Repülőtér (KORH) Nyári időszámítás szerint órakor: hőmérséklet 67 F, harmatpont 51 F, láthatóság 30 mérföld, nyomás 28,95 Nyári időszámítás szerint órakor: hőmérséklet 70 F, harmatpont 53 F, láthatóság 30 mérföld, nyomás 28,92 Nyissuk meg a P012R31_5T870916_NN3 felvételt szürke skálával, és (egyenlő intervallum) automatikus skálázással. Az utolsó szám a sáv számát jelöli. Most 3-as sávot jelenítettük meg. A képen leginkább óceán parti részeket láthatunk, mely a Boston Harbor területére esik. Most készítsünk hamis színes kompozit képet. Adjuk hozzá a P012R31_5T870916_NN2 és a P012R31_5T870916_NN4 rétegeket. A 2-es sávhoz rendeljük a kék, a 3-ashoz a zöld, és a 4-eshez pedig a vörös ikont a Composer ablakban. A torzulást a képen a pára okozza. Főleg a víz testeknél és a tengerpart mentén figyelhető meg zaj. Ezen hibák korrigálásához a felvételezésről metaadatokat kell gyűjteni. Ebben a feladatban használt adatokat a Marylandi Egyetem oldaláról töltötték le. Vizsgáljuk meg a fájlt. A szerkesztőben (Edit) nyissuk meg a METADATA.TXT fájlt. A következő adatokat fogjuk használni: idő, dátum, nap magasság, műhold neve; és minden sáv és hullámhossz esetén pedig az erősség és a beesési szög. Ezt a szöveges fájlt ki lehet nyomtatni, hogy könnyebben megtaláljuk a feladat során megadott értékeket. Most már minden szükséges adatunk megvan a modul futtatásához. Indítsuk el az Image Processing menü/ Restoration almenü/ ATMOSC modult és válasszuk a cost modelt. Input fájlnak adjuk meg a P012R31_5T870916_NN4 réteget, ezzel együtt a szoftver a dokumentációs fájlból kiolvassa Dn max. értéket és beírja azt. Most gépeljük be a dátumot és az időt, ehhez nézzük a METADATA.TXT fájlt. Az időpontot azonban a modul decimálisban kéri, így 14:53: ból átszámítva 14.9 lesz. Elsőként percre kell kerekíteni- 54, majd 60-al elosztani- 0,9 lesz. Most a sáv közép hullámhosszát kell meghatározni. A metadata fájlban miden 122

129 14. Képfeldolgozási példafeladatok sor a hozzá tartozó sávot jelenti, azaz a 4-es sáv a negyedik sorban található: File_Description=Band4. Ez alatt a sor alatt találhatjuk a hullámhossz információkat. A minimum és a maximum értékek 0,76 illetve 0,9 mikronban vannak megadva. A két szám átlaga 0,83 lesz, mely a sáv közepét jelenti, ezt gépeljük be a modulba. A következő sorba a Dn (digitális szám vagy érték) pára értéket kell beírni. Ennek a meghatározásához az extrémen alacsony értékeket el kell különíteni a képen belül, ilyen például a mély tó és a friss égési nyom. Ehhez nézzük meg az első részben készített kompozit képet, hogy megtaláljuk a mély tavakat, amely minden hullámhosszon nagyon alacsony reflektancia értékkel rendelkezik. A Wachusett víztározó a kép felső-bal negyedében (oszlop 2840, sor 1875) található, ehhez a feladathoz ez tökéletes lesz. Nagyítsunk rá és kurzor lekérdező móddal keressük meg a legalacsonyabb értéket a vörös 4-es sáv képén, azaz győződjünk meg róla, hogy a Composerben a 4-es sáv van-e kijelölve a lekérdezés előtt. Írjuk be ezt az értéket (6) a modul Dn haze sorába. Emlékeztetőül a kép kerete 0-s értéket vesz fel. Következő lépésként kalibrálni kell, ehhez az erősség (gain) és az elhajlás (bias, a modulban offset) értékekre van szükség. Válasszuk az offset/gain beállítást. Keressük meg a metadata megfelelő sorát: Gains_And_Biases= e-01, e+00. A megfelelő értéket úgy tudjuk kiszámítani, hogy egy byte alapú kép maximális értékét (255) megszorozzuk az erősség (gain) értékével és adjuk hozzá az elhajlás (bias) értékét, ha az eredmény közé esik, akkor az érték megfelelő. Azonban ha nagy akkor egy-egy tizedes jeggyel kisebb értéket kell megadni, addig míg a számítás eredménye közé nem esik. Jelen esetben és lesz. Most a műhold irány szöge kell, amely 0 minden Landsat műhold esetén. De más műhold esetén a felhasználónak erre figyelnie kell. Végül a napmagasságot kell megadni, amelyet a metadata fájlból a Solar_Elevation sorban találunk Adjuk meg a kimeneti fájl nevét, ami legyen BAND4COST és OK. Ezt a folyamatot ismételjük meg az 2-es és a 3-as hullámsávokkal is. 123

130 16. fejezet Földhasználatváltozás modellezése 1. A földhasználat-változás modellezés (Land Change Modeler-LMC) néhány alap funkcióját mutatjuk be ebben a fejezetben. Elsőként állítsuk be a munkakönyvtárat, mely az IDRISI Tutorial \ LMC ebben a feladatsorban. 24. FEALADAT: Ebben a feladatban az LMC projekt létrehozásának folyamatát és egy alap változás elemzést hajtunk végre. Elsőként az IDRISI Explorerben a project fül alatt készítsünk egy új projektet. Húzzuk az egeret egy üres területre, jobb klikk, és válasszuk az új projekt beállítást. A legördülő menüből válasszuk az IDRISI Tutorial \ LCM \ CMA mappát és ez egy új CMA nevű projektet hoz létre. Most jelenítsük meg a LANDCOVER85CMA nevű fájlt azonos nevű palettával. Ez a terület Boston külterülete és Masschusetts központja közti régiója. A felvétel felbontása 60 méter. Jelenítsük meg LANDCOVER99CMA nevű fájlt. Bár a felvételen ez most még nem látszik, de ez alatt az időszak alatt óriási változás történt, mint ahogy ezt látni fogjuk az LCM segítségével. Az eszköztárban található Shortcut beviteli mezőbe l betűt írva, az első amely megjelenik a Land Change Modeler, kattintsunk rá a zöld nyílra és indítsuk el. Alternatívaként a Modelling menü / Environmental / Simulation almenüben, vagy az eszköztár utolsó előtti ikonjával is elérhető. Ha az IDRISI Explorer nyitva van azt minimalizáljuk, azért, hogy minél nagyobb hely maradjon az LCM számára. A projekt paraméter ablakban a create new projekt -re kattintás után billentyűzzük be az új projekt nevét, mely CMA (Central Massachusetts) lesz. Adjuk meg a korábbi területhasználati képet earlier land cover image, ez lesz a LANDCOVER85CMA nevű fájl, és a későbbi later landcover image képet, ami pedig a LANDCOVER99CMA lesz. Az alapvető utak basic roads rétegnek adjuk meg a ROADSCMA-t, és a magassági modellnek pedig az ELEVATIONCMA réteget jelöljük meg. A paletta fájl beállítása is opcionális lehetőség. Végül nyomjuk meg a folytatás continue gombot. Most egy grafikonon láthatjuk területhasználati kategóriánként a térnyerést és a veszteséget. A legnagyobb térnyeréssel a lakóterületnek (>2hold) jellemezhető. A lakott terület minimális mérete megközelítően 1 hektár (pontosan 0,81 hektár). Most kattintsunk a Contributors to Net Change gombra, amely a változás nettó értékét adja meg, és válasszuk ki a lakott terület Residental (>2 hold) kategóriát. Láthatjuk, hogy leginkább az erdőktől nyert el területet, és legkevesebbet a mezőgazdasági (szántó és legelő) földekből. Most térjünk vissza az előző grafikonhoz. A legtöbb kategória esetén vagy térnyerés, vagy veszteség fordul elő inkább, de a nyílt területek esetén egyenlő arányú a két folyamat. Most a Contributors to Net Change lehetőségnél válasszuk a nyílt területeket (open land), és vizsgáljuk meg. Most az alapegységet unit celláról állítsuk át %change -re, mely százalékos arányban mutatja meg a változás mértékét. Ez megerősíti, hogy a nyílt területek kategóriája nagyon dinamikusan változik, főként a terméketlen földek esetén. Most nézzük meg a lombhullató erdők deciduous forest kategóriájának változását hektárban. Láthatjuk, hogy a nyílt területek a legnagyobb területadók. Azért hogy kiegészítsük ezeket a grafikonokat a lent a Change Map panelen belül válasszuk a Create Map funkciót, és készítsünk térképet. Nem szükséges output fájl név megadása, a program ideiglenes fájlt is tud készíteni, mely csak a szemrevételezést segíti. Azonban ha meg akarjuk tartani az eredmény, akkor adjunk meg kimeneti fájl nevet. Az elkészített térkép a változás mintázatát jeleníti meg. Mivel a legnagyobb térnyerő a lakott terület Residental (>2 hold) kategória, ehhez készítsünk térképet. A térképi panelen belül, kattintsunk a Map the Transition beállításra, és a legördülő menüből válasszuk az all összes kategóriát., majd a hozzá kapcsolódó To mezőben a Residental (>2 hold) kategóriát. Kattintsunk a térképkészítés gombra. Ez a térkép azt mutatja meg, hogy mely kategóriából lett lakott terület Residental (>2 hold) az eredeti kategóriák szerint. A további részletek megjelenítéséhez használjuk a térbeli trend megjelenítő eszközt. Nyissuk le a Spatial Trend of change panelt. A térkép készítéséhez Map Spatial Trend válasszuk ismét az összes kategóriát, melyben változás történt és ismét a lakott területet a hozzá kapcsolódó to legördülő menüből. Hagyjuk az alapértelmezetten beállított 3-as értéket a polinominális rend beállításánál, és nyomjunk a Map Trend gombra. Ahogy látjuk, ez az elemzés jelentősebb időt igényel, mint egy egyszerű változás elemzés. Azonban a trend általánosítására nagyon hatásos eszközt biztosít. Ezekből a tényekből kiderül, hogy a legnagyobb területi változások, melyek a lakott területet érintették az észak-keleti és a dél-keleti részeken mentek végbe. 124

131 15. Földhasználat-változás modellezése 25. FELADAT: Ebben a feladatban, felfedezzük az LCM egyik sajátosságát, amellyel a változás jelentősége mérhető: a Habitat Kiértékelő Panelt Habitat Assessment Panel. Arra fogjuk használni, hogy egy fajt tekintve felmérjük a változás jelentőségét, gondoljunk például egy ejtőernyőre (védelme által más fajokat mentünk meg)- vagy egy karizmatikus faj esetére. A felszínborításról, az élőhely alkalmasságáról és a faj territóriumáról valamint diszperziós képességéről megadott információk segítségével öt különböző kategóriába sorolja a területet: Elsődleges Élőhely: Ez az a habitat, amely minden az élethez szükséges feltételnek megfelel, a territórium nagyságát, illetve a nyári és a tél időszakok túlélését tekintve. Másodlagos Élőhely: Ez magában foglalja azokat a területeket, amelyek rendelkeznek a kijelölt habitat fedettségi típusokkal, de egy vagy több előfeltétel hiányzik (mint pl. a terület minimum megfelelési szintje) ahhoz, hogy elsődleges élőhelynek nevezhessük. Biztonságos menedékként és takarmányozó helyként szolgálnak az elsődleges habitatból szétterjedő állatok számára, az új hely keresése során. Elsődleges Potenciális Folyosó: Az elsődleges potenciális folyosó területei nem habitat típusú területek, amelyek meglehetősen biztonságosak átkelés szempontjából, például éjszaka. Másodlagos Potenciális Folyosó: Ezek azok a területek, amelyeken a szóban forgó faj áthalad, de sokkal veszélyesebb fedettségi típusba tartoznak. Alkalmatlan: Ezek a területek nem felelnek meg élőhelyként sem és folyosóként sem. A Habitat Kiértékelő eszköz térbeli két bemeneti adatot foglal magába a felszínborítás rétegeink közül egyet és opcionálisan egy élőhely megfelelőségi térképet. Ebben az esetben az amerikai hiúz (Lynx rufus) élőhelyét fogjuk áttekinteni Massachusetts-ben. (Mivel innen nem volt elég adat, a paramétereket közép Pennsylvania-ból adaptáltuk, tudományos következtetések nem származhatnak ebből a példából.) Ahogy azt az előző feladatban tettük, használjuk az IDRISI Explorer-t, és állítsuk be munkakönyvtárunknak a CMA (Közép Massachusetts) könyvtárat az IDRISI Tutorial \ LCM könyvtár alatt. Nyissuk meg az LCM-et és töltsük be újra a már létező LCM \ CMA projektet, amit az előző feladatban használtunk. Ennek be kell töltenie az előző felszínborítás képeket LANDCOVER84CMA és LANDCOVER99CMA külön. Nyomjuk meg a Contuine gombot a folytatáshoz és menjünk a következtetések - Implications fülre és nyissuk le a Habitat Kiértékelő Habitat Assessment panelt. Klikkeljünk a korábbi felszínborítás térképünket jelölő rádiógombra Earlier Land Cover Map a kiértékelés fókuszaként állíthassuk be. A DISPLAY Launcher-t használva jelenítsük meg a HABITATSUITABILITY85CMA nevű képet és vizsgáljuk meg az értékeket. Az alkalmassági térkép több lépésben készült az alkalmasságot és a fajok elterjedését vizsgáló Habitat Suitability / Species Distribution Habitat panelben, amihez több tényezőt is felhasználtunk. (Az elsődleges és másodlagos habitatra nézve az MCE opciót arra használták, hogy egy kiinduló 0-1-ig terjedő skálát hozzanak létre. Ezt újraskálázták (0,75-1-ig) az elsődleges, és a másodlagos élőhely (0,5-0,75-ig) esetében. Elsődleges Élőhely: A megfelelőség komponens magában foglalta a tűlevelű területek (téli takarmányozó területek), nyári takarmányozó területek, a megfelelő odú közelségét és az erdők jelenlétét. Minden közelségi 125

132 15. Földhasználat-változás modellezése faktor a 0 és 3800 méter kontrol pontok használatával fuzzifikálva lett (ennyit tesz meg maximum naponta az állat). A faktorok összevonása a minimum funkció használatával történt, amit az erdő kritérium követett. Habitaton belül a tűlevelűek 1,0 értéket kaptak, a vegyes erdő 0,85-et és a lombhullató erdő 0,75-et. Másodlagos Élőhely: A faktorok megegyeznek a fent említettekkel kivéve a megfelelő odúhoz való hozzáférést. Ezen felül hozzáadásra kerültek a lakott területek 0,65 értékkel és a nagy (nagyobb, mint 2 angol hold) lakónegyedek 0,55-ös értékkel. Elsődleges Potenciális Folyosó: Egyszerű módszerrel lett kiszámítva. A nyílt területek 0,48 alkalmassági értéket kaptak, a legelő pedig 0,32-t. Másodlagos Potenciális Folyosó: A lakott terület 0,20, a termőföld 0,18 és a nagyobb lakóterület (>2 angol hold) 0,10 értéket kapott. A következő lépésben a habitat kiértékelő panelben beállítjuk a felszínborítási típusokat, amelyek az amerikai hiúz élőhelyét alkotják, valamint a territóriumukon belüli és azon kívüli terek közötti átkelési távolságát. A felszínborítási táblában állítsuk be potenciális élőhelyként (első oszlopban) a lombhullató deciduous, vegyes mixed és tűlevelű conifer erdők területét igenre a gördítő sáv segítségével, minden más kategóriát hagyjunk nem-ként. Ezután vigyük be a következő értékeket a térköz távolságoknak (128. ábra). Most pedig pontosítsuk a terület puffer követelményeit minden egyes kategóriánál. Az elsődleges élőhelynek állítsunk be egy minimum 42,2 km2 nagyságú magterületet és a puffer távolság legyen 120 m. Az alapbealításban szereplő érték az élőhely alkalmasságra maradjon0,75. A másodlagos élőhelynél a megfelelő adatok a következőek: 1,55 km2, 120 m és 0,5. Az elsődleges potenciális folyosó esetén állítsuk a puffer zóna minimális határát 120 m-re a habitat minimum megfelelőségét 0,25-re, míg a másodlagos potenciális folyosónál legyenek 60 m és 0,0 külön-külön. Jelöljük be a habitat megfelelőségi Habitat Susitability opciót és adjuk meg a HABITATSUITABILITY85CMA fájlt mint megfelelőségi térképet. Figyeljük meg, hogy kimeneti névként HABITAT_STATUS_1985 van alapból beállítva. Ez így megfelelő. Most nyomjunk a Create Analysis (analízis futtatása) gombra. Mikor az analízis befejeződött állítsuk az analízis rádiógombját a későbbi felszínborítási térképre és változtassuk meg a megfelelőségi térképet HABITATSUITABILITY99CMA-ra. Változtassuk a kimeneti réteg nevét HABITAT_STATUS_1999-re. Futtassunk egy új analízist. Ha ez befejeződött jelenítsük meg mindkét habitat térképeket és figyeljük meg a változást, amely a két dátum között fellépett. Nyissuk meg a Habitat Change / Gap Analysis (Élőhely változás / Térköz Analízis) panelt. Váltsuk az egységnek hektárt a legördülő menüből és adjuk meg a HABITAT_STATUS_1985-öt az első habitat állapot térképeként és a HABITAT_STATUS_1999-et másodikként. Most nyomjunk ismét az analízis futtatása gombra. Megjelenő garfikonon is látható, hogy jelentős csökkenés volt az elsődleges élőhely tekintetében. Most klikkeljünk a Protection Gaps (Védelmi Térközök) rádiógombra és adjuk meg a HABITAT_STATUS_1999-et habitat állapot térképként és PROTECTEDCMA-t mint a védelmi területek térképét. Adjuk meg az új térköz térkép nevét: GAPS és klikkeljünk az analízis futtatása gombra. 126